Lista de Exercícios n o.3 +V CC = 5 V I C I E

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Geraldo Estrada Carmona
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1 Universidade Federal da Bahia - DEE Dispositivos Semicondutores ENG C41 Lista de Exercícios n o.3 1) Dimensione o resistor para que a porta inversora da Fig.1 funcione satisfatoriamente: + V I - I B = 1 KΩ B Fig.1 E +V CC = 5 V C I C I E + V O - Tabela Verdade V I V O 5 +,5 V 5 V +,5 V Características do TBJ NPN utilizado: β = 8, I C desprezível, V BE =,6 V, V BEsat =,8 V, V CEsat =, V. 3) Dimensione e de um circuito de polarização automática com V CC = 15 V, = 64 KΩ e = 36 KΩ, de modo que S(I C ) < 1 e o TBJ NPN opere na região ativa com V CE = 5, V. As características do dispositivo são as mesmas da questão anterior. 4) Projete um circuito de polarização coletor-base, para que o TBJ NPN opere na região ativa com V CE =,5 V e I C = 1mA. Os parâmetros do dispositivo são: β = 15, V BE =,65 V e I C desprezível. Assuma uma fonte DC de 1 V. 5) Calcule o ponto de polarização num circuito de polarização automática com = 15 KΩ, = 5 KΩ, =,5 KΩ, = 1 KΩ e V CC = 15 V, sabendo que o TBJ opera na região ativa e é idêntico ao da questão anterior. 6) Supondo na região ativa no circuito da Fig.6, determine o máximo valor de v IN para o qual está na região de saturação. ATENÇÃO: A queda de tensão através da fonte de corrente não é nula! Adote β 1 =, β = 5, V BE =,6 V na região ativa, V BESAT =,8 V, V CESAT =, V e I C desprezível nos dois transistores. = 48 KΩ, = 1,5 MΩ, =,6 KΩ, I E = 5 ma e V CC = 1 V.

2 V E v IN I E Fig.6 7) Dimensione, e no circuito da Fig.7 para que o TBJ NPN esteja polarizado com V CE = 7 V e I C = 5 ma, com fator de estabilidade S(I C ) < 1. O transistor possui os seguintes valores típicos de parâmetros: β = 5, V BE =,6 V na região ativa, I C desprezível. V CC = 1 V e = 7 Ω. Fig.7 8) No circuito da Fig.8.(a), os transistores e são idênticos e apresentam as características de saída na configuração emissor comum ilustradas na Fig.8.(b). Determine o mínimo valor de R 4 para que esteja operando no regime de saturação quando v IN for menor ou igual a 5,6 V. Sabe-se que na região ativa V BE,6 V e na região de saturação V BE,8 V. Adote V CESAT =,4 V. V CC = 1,3 V, R 1 = 5 KΩ, R = 1,5 KΩ e R 3 = 5 KΩ.

3 R R 4 R 3 R 1 v IN (a) I C (ma) I B =5 µa 44 µa 8 µa µa 15 µa 11 µa 5 µa µa 1, V V CE (V),1 ma (b) Fig.8

4 9) Nos circuitos de polarização fixa e automática das Figs.9.(a) e 9.(b), respectivamente, o transistor TBJ NPN deve operar no ponto de polarização indicado sobre sua característica na Fig.9.(c). Assuma que V BE na região ativa é igual a,6 V e que V CC = 1 V. a) Dimensione os resistores e do circuito de polarização fixa. b) Adote = 1 KΩ no circuito de polarização automática e dimensione, e de modo a ter um fator de estabilidade S(I C ) menor que. Despreze I C. (a) (b) I C (ma) I B = 1 µa (c) 8 V CE (V) Fig.9 1) Determine o máximo valor de V IN que ainda permite que o transistor da Fig.1 opere no regime de saturação, sabendo que e são idênticos, com os seguintes valores típicos de parâmetros: β = 5, V BE =,6 V na região ativa, I C desprezível, V BESAT =,8 V e V CESAT =, V. V CC = 1 V, = 1 KΩ, 1 =,4 KΩ, = 5 KΩ e = 11,8 KΩ. Assuma na região ativa.

5 1 V IN Fig.1 11) Dimensione,, e do circuito de polarização automática da Fig.11, para que o transistor TBJ NPN opere com I C = 5 ma e V CE = V e com S(I C ) menor ou igual a. Faça V C = V CC /. Assuma que V BE na região ativa é igual a,6 V, que β =, que I C é desprezível e que V CC = 1 V. V IN Fig.11 Fig.1 1) Com relação ao circuito da Fig.1: a) Determine o mínimo valor de V IN para que o transistor opere no regime de saturação. b) Determine o valor de V CE, se V IN = -1 V. Sabe-se que V BE =,6 V na região ativa, I C desprezível, V BESAT =,8 V e V CESAT =, V para ambos transistores, e que β 1 = 1, β = 5, V CC = 1 V, = 5 KΩ, = 5 Ω, = 1 KΩ.

6 13) No circuito da Fig.13 o transistor deve operar na região ativa, com I C = ma e V CE = 5 V sempre que a chave constituída pelo transistor estiver fechada. Determine os valores de e e dimensione 3 para o funcionamento adequado do circuito. A tensão de controle da chave, v CONT, pode assumir os valores 5 V ou -5 V. Admita que I C I E e que em saturação a tensão V CE de é aproximadamente nula. Sabe-se que: V CC = 1 V, = KΩ, = 5 KΩ, β 1 = 1, β = 5, V BE (região ativa) =,6 V, V BESAT =,8 V. Despreze a corrente de saturação reversa da junção coletor-base. 1V V CONT Fig.13 14) No circuito da Fig.14, v CONT = 5 V ou -5 V e v CONT é uma tensão com valor simétrico ao de v CONT. Sabe-se que V CC = 1 V, I E = 1 ma, 1 = 9 KΩ, = 5 KΩ, β 1 = 99, β = 49, V BESAT =,8 V, V CESAT =, V. Despreze a corrente de saturação reversa da junção coletor-base nos dois transistores. Dimensione e para que entre em saturação quando entrar no corte e vice-versa. 15) No circuito da Fig.15(a), V CC = 1 V, = 8 Ω, = Ω, = 99, KΩ, β = 1, I C é desprezível, V BE =,6 na região ativa. Utilizando o mesmo valor de, determine os valores de, e do circuito de polarização automática (Fig.15(b)), afim de obter o mesmo ponto de polarização (V CE, I C ) e tais que as variações em I C devidas exclusivamente a variações em I C sofram uma redução de 3 vezes em relação ao circuito da Fig.15(a).

7 1V v CONT CONT v 1V 1V I E (a) (b) Fig.14 Fig.15 16) No circuito da Fig.16, determine o valor de v OUT quando v CONT = 5 V e o valor mínimo de para que esteja em saturação quando v CONT = -5 V. Sabe-se que V CC = 5 V, V EE = -5 V, 1 = KΩ, = 1 KΩ, = 4 KΩ, β 1 = 5, β = 59, V BESAT =,8 V, V CESAT =, V. Despreze a corrente de saturação reversa da junção coletor-base nos dois transistores. 17) No circuito de polarização automática da Fig.17, a variação em I C causada por uma variação de 1 na em I C não pode ultrapassar 1 µa. Determine os valores de, e = para que o ponto de polarização seja V CE = 5,98 V e I C = ma. Sabese que V CC = 1 V,V BE =,6 V na região ativa, β = 1 e I C é desprezível. 5V 1V v CONT v OUT 1 VEE VEE -5V Fig.16 Fig.17

8 18) No circuito da Fig.18, sabe-se que: V CC = 1 V, β = 1, I C é desprezível, V BE =,6 V na região ativa, 3 = 1 KΩ e o potenciômetro é de 1 KΩ. Sabe-se que com o cursor do potenciômetro na posição central, o ponto de polarização é I C = ma e V CE = 5 V. Determine a nova posição do potenciômetro (valores de e ) para I C cair à metade e determine a tensão V CE nestas condições. 1V 1V % v IN 5 1 Fig.18 Fig.19 19) Determinar a menor resistência a ser ligada em série com no circuito da Fig.19, para que entre no regime de saturação quando v IN = -1 V. Adote β = 1, V BE V BESAT =,8 V, V CESAT =, V e I C desprezível. = 6,8 MΩ, 1 = 46 KΩ, = 9 Ω e V CC = 1 V. ) Dimensione e no circuito de polarização automática da Fig.(a) de tal forma que o ponto de polarização (I C, V CE ) seja o mesmo que no circuito de polarização coletor-base da Fig.(b) e que a variação de I C devida a uma mesma variação de I C seja 5 vezes menor. Assuma que o mesmo transistor é utilizado nos dois circuitos. β = 1, V BE =,7 V na região ativa, V CC1 = 1 V, V CC = 7 V, X = KΩ, X = 113 KΩ, = 51 Ω. (Valor: 3,5) V CC1 V CC 1 X X Fig.

9 Respostas à lista de exercícios n o 3: 1) < KΩ 3) >,44 KΩ. Ex: para =,7 KΩ, então = 3,563 KΩ 4) = 9,45 KΩ, = 31,5 KΩ 5) I B = 18,96 ma, I C =,37 ma, V CE = 6,686 V 6) v INmáx = 9,515 V. 7) = 99,4 Ω, <,75 KΩ. 8) R 4min = 1,65 KΩ. 9) a) = 1,14 MΩ, = KΩ, b) = 995,5 Ω, <,995 KΩ. 1) v INmáx = 1,56 V. 11) = 1 Ω, = 796, Ω e < 16,796 KΩ. 1) v INmin = 1,99 V. 13) = 653,47 Ω, = 184 Ω, 3 < 5,7 MΩ. 14) máx = 131 kω, min = 5,6 kω. 15) = 8 Ω, = 88,339 kω, = 4,9 kω. 16) v OUT = -5 V, min = 47,4 Ω. 17) = 1 kω, = kω, < 9989 Ω; para = 8 kω: = 34,53 kω, = 1,41 kω. 18) = 75,13 kω, = 5,868 kω. 19) Xmin = 4 kω. ) = 1 kω, = 4,66 kω, = 9,68 kω. ATENÇÃO: As questões de projeto admitem infinitas soluções. Nas respostas pode aparecer uma sugestão. Sugestões: Do livro: "Introdução ao Estudo de Dispositivos Semicondutores", Ana Isabela Araújo Cunha, capítulo 1: seção 1.8, questões 1 a 7.

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