Disciplina : Electrónica Série de Exercícios sobre Díodos (2ª parte) Objectivo: Pretende-se nesta disciplina, dotar os alunos de conhecimentos na área da análise e projecto de circuitos electrónicos. Ref: DEE-EI-03-001-010 Versão 1.0
Electrónica Série de Exercícios nº2 Objectivo: Pretende-se, nesta série, explorar os conhecimentos nos seguintes tópicos: Circuitos com elementos não lineares (em série e em paralelo); noção de recta de carga. Introdução aos dispositivo electrónico baseados em junções PN: díodos. Caracterização do díodo de junção (silício) Análise de circuitos com díodos Modelo de sinais fracos Díodo de Zener Análise de circuitos com díodos Exercícios Característica de transferência Exercício 1 - Caracterização de um díodo: 1.1 - Esboce a curva característica i-v de um díodo de junção PN, indicando explicitamente (recorrendo a expressões) as diversas zonas de funcionamento deste dispositivo. 1.2 Identifique os diversos modelos utilizados para descrever o comportamento do díodo. Exercício 2 - Considere os circuitos representados na figura 1. a) b) Figura 1 2.1 Determine os valores de tensão e corrente em cada circuito. Assuma que a tensão Vi aplicada é de 10 V, e que se utilizam as seguintes aproximações: - modelo díodo ideal, - modelo díodo com tensão limiar de condução igual 0.6V, - modelo díodo com tensão limiar de 0.6V e resistência interna de 20Ω, - modelo díodo real. 2.2 Com base no modelo de díodo ideal, trace a característica de transferência Vi-. DEE / FCT-UNL 2 / 6
Análise de circuitos com díodos Exercício 3 - Obtenha o valor da tensão e corrente Io. Considere díodos ideais com Vdon=0.7V. Io Io a) b) Figura 2 Exercício 4 - Calcule os valores de tensão e corrente em cada um dos circuitos representados na Figura 3. a) c) c) Figura 3 Aplicações tipo Rectificador de meia onda com/sem filtragem de saída Exercício 5 - Considere o circuito representado na Figura 4 no qual é utilizada uma fonte sinusoidal com 10 V de amplitude: DEE / FCT-UNL 3 / 6
Vi=10.sin(wt) Figura 4 5.1 - Determine a forma de onda à saída. 5.2 Ao adicionar à saída e em paralelo um condensador de 1uF, quais as alterações introduzidas no funcionamento do circuito? Rectificador de onda completa Exercício 6 - Considere o circuito representado na Figura 5 no qual é utilizada uma fonte sinusoidal com 10 V de amplitude. Vi=10.sin(wt) Figura 5 6.1 - Determine a forma de onda à saída. 6.2 Ao adicionar à saída e em paralelo um condensador de 1uF, quais as alterações introduzidas no funcionamento do circuito? 6.3 Compare com os resultados obtidos na questão 5. Limitadores Exercício 7 - Represente a forma de onda da tensão de saída e da corrente na resistência. Vi=10.sin(wt) Figura 6 DEE / FCT-UNL 4 / 6
Díodo de Zener Exercício 8 - Obtenha a característica de transferência V1- do circuito representados na Figura 7, o qual incluí um díodo de Zener (Vz = 7V, V don=0.7v). Figura 7 Exercício 9 - Considere o regulador de tensão representado na Figura 8. I1 Il Iz Parâmetros do díodo de Zener: V Z= 4.7 V @ Iz = 53mA Rz = 8 Ω V1 = 12 ± 2 V R1 = 220 Ω Figura 8 9.1 Obtenha o valor nominal de, considerando RL =. 9.2 Determine o valor máximo e mínimo da tensão, para uma resistência RL= 470 Ω. Represente a característica de transferência Vi-. 9.3 - Obtenha o valor nominal de, considerando RL = 100 Ω. 9.4 Determine o valor mínimo de RL que mantenha o díodo na zona de disrupção. Exercício 10 - Considere o limitador de tensão representado na Figura 9. Figura 9 Obtenha a característica de transferência Vi- e represente, no tempo, o sinal de saída, considerando: Vi: 15.sin(2000.t) Vdon = 0.7V, Rdon=50Ω Vz=4.7 V @ Iz= 20mA, Rz=20 Ω DEE / FCT-UNL 5 / 6
Exercício 11 - O díodo de Zener representado no circuito da figura 5, caracteriza-se por Vz=2V e V don=0.7v. Figura 10 Pretende-se representar o sinal (t) e i2(t), considerando que é aplicado à entrada um sinal triangular com 10 V de pico. Pretende-se, igualmente, obter i2(t) no caso de R1 = 10Ω. Modelo de sinais fracos Exercício 12 - Considere os circuitos representados na Figura 11: b) b) Figura 11 12.1- No circuito da figura 11 a): a) Obtenha o esquema equivalente do circuito em regime estático (baixa frequência). Considere V don = 0.7V e n=1. b) Represente o esquema do circuito em regime dinâmico. c) Determine. 12.2 No circuito da figura 11 b): a) Determine a amplitude da variação do sinal de saída. b) Obtenha a resistência de saída. DEE / FCT-UNL 6 / 6