estudo de caso 2014-1 - eletrônica analógica

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1) Um dos projetos da SILVEIRA E SILVEIRA – TECNOLOGIA EMBARCADA LTDA, deve ser modificado para atender a especificação de um clientes. O cliente precisa de um driver para o circuito acionador de uma servo- válvula que opera com um tensão de 12V. A imagem a seguir representa um circuito de polarização direta para um transistor bipolar de junção com V BE = 0,7 V e β= 50 ib= vbb - vbe 10-0,7 9,3 ---------- = ---------- = ------------ = 0,00006 ou 6uA RB 155.000 155000 IC = bcc * ib = 50 * 6uA = 3,00 mA A corrente no coletor é de 3 mA VCE= Vcc – IC.RC = 12 V – (3,00 mA) . (2 kΩ) = 6 V Ve=0v Vi = (Ib × Rb) + Vbe 10 = ( 6uA * 155K) + Vbe 10 = 9,3+ Vbe Vbe = 10 - 9,3 = 0,7 VBE= 0,7v > 0,6V ZONA ATIVA

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Page 1: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

1) Um dos projetos da SILVEIRA E SILVEIRA – TECNOLOGIA EMBARCADA LTDA, deve ser modificado para atender a especificação de um clientes. O cliente precisa de um driver para o circuito acionador de uma servo-válvula que opera com um tensão de 12V.

A imagem a seguir representa um circuito de polarização direta para um transistor bipolar de junção com VBE = 0,7 V e β= 50

ib= vbb - vbe 10-0,7 9,3 ---------- = ---------- = ------------ = 0,00006 ou 6uA RB 155.000 155000

IC = bcc * ib = 50 * 6uA = 3,00 mA A corrente no coletor é de 3 mA

VCE= Vcc – IC.RC = 12 V – (3,00 mA) . (2 kΩ) = 6 V

Ve=0v

Vi = (Ib × Rb) + Vbe10 = ( 6uA * 155K) + Vbe 10 = 9,3+ VbeVbe = 10 - 9,3 = 0,7

VBE= 0,7v > 0,6V ZONA ATIVA

Page 2: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

Figura 1 – Com uma tensão de 10V

Figura 2 - Com uma tensão de 40 v

Page 3: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

Com base nas informações fornecidas, o transistor está operando com

A) IC= 3mA e está operando na região de saturação. Não, pois não B) IC = 3 mA e está operando na região ativa.C) VCE= 6 V e está operando na região de corte.D) IB= 64,5 µA e está operando na região ativa.E) Nenhuma das alternativas

FUNCIONAMENTO NA ZONA ATIVA Um transistor encontra-se funcionando na zona ativa se tiver a junção base emissor (BE) diretamente polarizada (VBE > tensão limiar), a junção base-coletor (BC) inversamente polarizada e 0 < VBC < Vcc e 0 < VCE < Vcc. Para os transistores de Sílicio o valor típico para a tensão limiar das junções PN é de 0.6V.

O funcionamento na zona de corte (interruptor aberto) caracteriza-se, pois pela ausência de corrente de coletor (Ic = 0) e conseqüentemente Vce = Vcc. Para tal é necessário fazer Ib ≅ 0.

No funcionamento na zona de saturação (interruptor fechado). Registra-se uma tensão VCE praticamente nula (tipicamente da ordem de 0.2V para transistores de Sílicio), atingindo a corrente de coletor o seu valor máximo, limitado apenas pela resistência de coletor RC (IC = VCC / RC).– é a região em que VCE está entre zero e poucos décimos de volt. Nesta região o diodo de coletor tem uma tensão insuficiente para recolher todos os elétrons livres injetados pelo emissor na base.

POLARIZAÇÃO DE UM TRANSISTOR (Ponto Quiescente) Os transistores são utilizados, principalmente, como elementos de AMPLIFICAÇÃO de corrente e tensão, ou como CONTROLE ON-OFF (liga-desliga). Tanto para estas, como para outras aplicações, o transistor deve estar polarizado.Polarizar um transistor quer dizer escolher o seu ponto de funcionamento em corrente contínua, ou seja, definir a região em que vai funcionar. A escolha do ponto quiescente (quiescent, motionless) é feita em função da aplicação que se deseja para o transistor, ou seja, ele pode estar localizado nas regiões de corte, saturação ou ativa da curva característica de saída.

2) Um projeto precisa ser redimensionado para trabalhar com outras tensões. A tensão original era de 24 volts e agora precisa trabalhar com 12V. Sabendo-se que o relé necessita de uma corrente de 40mA para comutar seus estados (NA e NF) e que o BC548 satura quando β DC = 10. Calcule o resistor de base

Page 4: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

A) Rb = 2225 ΩB) Rb = 22 KΩC) Rb = 2520 ΩD) Rb = 1K ΩE) Rb = 4,7KΩ

VC=RC * IC

12= RC * 40 12Rc= ------- 40Ma

RC=300 Ω

Page 5: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

IC desejada = A corrente no coletor deve ser no mínimo de 40 mA

ICBETAdc = ----------- IB

o BC548 satura quando β DC = 10 (proporção entre corrente do coletor e da base)

40mABETAdc = -------------- = 13,3 ou seja, > 10 satura para este resistor de 2225 Ω 5mA

3) Os projetistas da SILVEIRA E SILVEIRA estão analisando uma fonte de alimentação de um projeto. O diagnóstico da análise foi que um dos diodos da fonte de alimentação está aberto.

Um diodo aberto irá: A) Conduzir nos dois sentidos B ) Conduzir apenas de Anodo para Catodo C ) Conduzir apenas de Catodo para Anodo D ) Não conduzir em nenhum sentido E ) Nenhuma das alternativas

4) Os projetistas da SILVEIRA E SILVEIRA estão projetando um circuito para condicionar o sinal de um sensor. Calcular a tensão de saída de um amplificador não inversor para V1 = 2 V, Rf = 500 kΩe R1 = 100 kΩ.

A) Vo= 8 V. B) Vo=10 VC) Vo=2VD) Vo=12V

Page 6: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

E) Nenhuma das alternativas

5) Os projetistas da SILVEIRA E SILVEIRA não dispõem de uma fonte de alimentação 5V para alimentar um circuito digital. A única tensão disponível é uma bateria de 9V. O Circuito abaixo, foi projetado para alimentar um circuito Digital representado por R1.

Calcule a tensão em R1 e indique se o circuito vai alimentar corretamente o circuito digital em R1 de forma que este funcione com tensão entre 4V e 6V. Os diodos são de silício.

A) A tensão de saída em R1 é de 9V e o circuito não irá funcionar corretamente.B) A tensão de saída é de 5,5V e alimentará corretamente o circuito digital.C) A tensão de saída ficará em 3,7V, o que é insuficiente para alimentar o circuito digital.D) A tensão de saída ficará em 6V, dentro do limite recomendado.E) A tensão de saída ficará em 5V, permitindo a alimentação do circuito digital.

Page 7: Estudo de Caso 2014-1 - Eletrônica Analógica

Gabarito

1) B 2)A3) D4) D5) B