EXERCÍCIOS DE PREPARAÇÃO PARA B1i

Transcrição

1 EXERCÍCIOS DE PREPARAÇÃO PARA B1i Exercícios de Preparação de Prova 1.o : Para os dados fornecidos abaixo, calcular a tensão mínima e máxima da tensão de entrada, carga mínima e máxima de saída, a corrente que circula em R S e a tensão de saída de uma fonte de tensão, conforme circuito a seguir. Dados fornecidos : Rs = 100Ω, V z = 6,2V, V BESAT = 0,7V, V CESAT = 0,3V, BV CEO = 80V, I CSAT = 1A, P z Max = 1W, Pc MAX = 2W, I SAÍDA = 200 ma e β = 50. Circuito regulador de tensão a diodo zener e transistor. I C V CE I E Q 1 V S V CB V BE I L + R S I S I B V E R L V L + _ I Z V Z - a) Cálculo da corrente de base de Q 1 I SAÍDA 100 I B = = = 2 ma β 50 b) Cálculo da corrente de Zener P ZMAX 1W I ZMAX = = = 161,2 ma e I ZMIN = 10% I ZMAX. V z 6,2 Assim I ZMIN = 16,12 ma. c) Mantendo-se R L = constante, calcula-se V EMIN e V EMAX, para os transistor e zener. a.1) Para o zener V EMIN = V Z + R S (I ZMIN + I B ) = 6, (16,12 + 2) ,0V. V EMAX = V Z + R S (I ZMAX + I B ) = 6, (161,2 + 2).10-3 = 24,3V. a.2) Para o transistor Pág.1

2 V EMIN = V CESAT + V L = 0,3 + V Z V BESAT = 5,8V. V EMAX = V CEMAX + V L = BV CEO + V Z V BE = 85V. Pc Max 2 V EMAX = + V L = = ,5 = 15,5V I SAÍDA 200 c) Para V EMIN o cálculo de I S, fica : V EMIN - V Z 8,0 6,2 I SMIN = = = 18mA V EMAX - V Z 15,5 6,2 I SMAX = = = 93 ma V EMIN = 8,0V e V EMAX = 15,5V d) Cálculo de R LMIN e R LMAX, para V EMIN e V EMAX d.1) Quando V EMIN, temos : V L V Z - V BE 5,5 R LMIN = =. V CESAT =. 0,3 = 0,825Ω. I LMAX Pc MAX 2 d.2) Quando V EMAX, temos : V L V Z - V BE 5,5 R LMIN = =. V CEMAX =. 10 = 27,5Ω. I LMAX Pc MAX 2 d.3) Quando V EMIN ou V EMAX, temos : V L V Z - V BE R LMAX = = = I LMIN 0 R LMIN = 27,5Ω ou R LMAX = Pág.2

3 2.o : De acordo com o gráfico apresentado, determinar para estas condições apresentadas se os componentes estão de acordo com a faixa de operação permitida. São dados : R S = 100 Ω, V Z = 5,6V, P Z = 560mW, β = 50, V CEMAX = 80V, V BE = 0,6V, PC MAX = 4W, I CMAX = 1A, V EB = 0,6V e R E = 10Ω. 15,6 V ENT 10,6 8,6 R L 10Ω 5Ω R E V E R L R S Solução : Para a fonte de corrente, temos : Pág.3

4 I - ANÁLISE DA VARIAÇÃO DA TENSÃO DO CIRCUITO. Para cada situação deveremos analisar para os efeitos desta variação no transistor e no zener e verificar se estas não provocam situações fora do limite de operação dos dispositivos. Pela relação de potência e tensão no zener, calcula-se : I ZMAX = 100mA e I ZMIN = 10mA. Do gráfico de R L, calcularemos as correntes de saída e de base. V RE 5V V RE = V Z V EB = 5,6 0,6 = 5,0V. I SAÍDA = = = 0,5A. R E 10Ω I SAÍDA 500mA Como I SAÍDA = Constante I B = = = 10mA. β 50 1) R L = 7Ω V SAÍDA = 7.0,5 = 3,5V V EC = V E V RE - V SAÍDA = 8,6 5-3,5 = 0,1V. 2) R L = 0Ω V SAÍDA = 0.0,5 = 0,0V V EC = V E V RE - V SAÍDA = 10,6 5-0 = 5,6V. 3) R L = 5Ω V SAÍDA = 5.0,5 = 2,5V V EC = V E V RE - V SAÍDA = 15,6 5-2,5 =7,6V. Do gráfico de V E, calcularemos a corrente I S. V E - V Z 8,6 5,6 1) V E = 8,6 I S = = = 30mA. V E - V Z 10,6 5,6 2) V E = 10,6 I S = = = 50mA. V E - V Z 15,6 5,6 3) V E = 15,6 I S = = = 100mA. a) Para o zener. I S = I Z + I B 1) I Z = I S I B = 30mA 10mA = 20mA. 2) I Z = I S I B = 50mA 10mA = 40mA. Pág.4

5 3) I Z = I S I B = 100mA 10mA = 90mA. Pelos itens acima o zener opera dentro das condições normais e na faixa de operação I ZMAX e I ZMIN. 1) PC MAX = V ECMAX. I C = 0,1. 500mA = 50mW. 2) PC MAX = V ECMAX. I C = 5,6. 500mA = 2,8W. 4) PC MAX = V ECMAX. I C = 7,6. 500mA = 3,8W. Pelo item 3 acima, vemos que o transistor opera dentro da especificação pois a potência dissipada real máxima é de 3,8W, contra 4W de potência teórica. 3.o Para o amplificador a seguir, sabendo-se que opera no ponto de constrição da curva do transistor I D x V DS e são dados : V Z = 3V, R D = 2K, V P = - 6V e V dd = 10V. pede-se: a) A tensão V GSq. b) A tensão V DS. c) A corrente I DSq. Solução : a) A tensão V GS = - V Z V GS = - 3V. b) Operação no ponto de constrição da curva do transistor, sabemos : V DS = V GS V P. V DS = -V Z (- 6) = = +3 V. -V dd R S R D V Z c) Sabemos que V DS = V DD R D.I D = 3V = 12V 2K.I D I D = 4,5mA. Pág.5

6 4.o : Deseja-se projetar um amplificador a FET, cujas características são apresentadas a seguir. O ponto de trabalho do circuito é I D = 2mA e V DS = 5V. Pede-se : a) O valor de R S e R D. b) Os valores de R B1 e R B2 c) O valor de V GS Obs.: Adotar V G = 3V e I RB1 = I RB2 = 0,1mA e V DD = 12V e V P = -4V e I DSS = 10mA. R B1 R D R B2 R S Solução : a) Sabemos que : V G = V GS + R S.I D = 3V = V GS + R S. 2mA. (1) Da curva do transistor, temos : I D I DSS V G / R S = 1,15mA Q I Dq = 2mA V GS V P = - 4v V GSq = - 2.2V 0 V G = 3V V G - V GS 3 + 2,2 De (1), temos : R S = = = 2,6K I D 2mA Pág.6

7 V DD R S I D - V DS 12 5,2-5 R D = = = 900Ω I D 2mA b) R B1 e R B2 V DD 12 I RB1 = I RB2 = I RB = 0,1mA, daí R B1 + R B2 = = = 120KΩ I RB 0,1mA V G 3V Como V G = 3V R B2 = = = 30KΩ e R B1 = 120K 30K = 90KΩ. I RB 0,1mA c) V GSq = -2,2V ( Do gráfico ). 5.o Repetir o problema anterior, utilizando somente o modo gráfico, com as curvas características do transistor BF245-C, para os dados, I D = 4mA e V DS = 10V. Pede-se : a) O valor de R S e R D. b) Os valores de R B1 e R B2 c) O valor de V GS Obs.: Adotar V G = 3V e I RB1 = I RB2 = 0,1mA e V DD = 20V Solução : Das curvas obtemos : V P = -6.5V e I DSS = 10mA. 8 Q a) Pela curva característica do transistor, temos : Pág.7

8 Como I Dq = 4mA e V DS = 10V, localizamos o ponto quiescente no gráfico. Deste ponto quiescente traçamos a reta de carga, fazendo V DS = V DD (I D = 0) e traçando a reta de carga passando pelo ponto Q. Aonde a reta de carga encontra o eixo I D, temos a corrente I D, para V DS = 0. O ponto quiescente Q, define o parâmetro de tensão V GSq = - 1,5V. Como V G = V GS + R S.I D, temos : 3V = -1,5 + R S.4mA R S = 1,125K V DD Pelo gráfico, quando V DS = 0 I D = 8mA. Este ponto é : I D = (R S + R D ) 20V Daí, temos : (R S + R D ) = = 2,5K R D = 2,5K 1,125 K = 1,375K 8mA Conferindo o valor de R D pelos dados, temos : V DD R S I D - V DS 20 1,1.4mA - 10 R D = = = 1,375K I D 4mA b) R B1 e R B2 V DD 20 I RB1 = I RB2 = I RB = 0,1mA, daí R B1 + R B2 = = = 200KΩ I RB 0,1mA V G 3V Como V G = 3V R B2 = = = 30KΩ e R B1 = 200K 30K = 170KΩ. I RB 0,1mA c) V GSq = -1,5V ( Do gráfico ). Pág.8