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Departamento de Engenharia Electrotécnica

Problemas Propostos Para as Disciplinas:

Electrónica I do Curso de E.E.C. Electrónica I do Curso de E.E.

Introdução à Electrónica de E.A.C.I.

Victor Antunes

Novembro/2005

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1. Considere o circuito da Figura 1 e responda às alíneas a), b) e c). Para tal, deve indicar na sua folha de teste o sentido que arbitrou para cada corrente. Para o modelo dos diodos representados na figura 1 utilize: Vγ=0.7, Rf=0, Rr=∞.

a) As correntes IR1, IR2 e IR3, para V1=10V e V2=10V. b) As correntes IR1, IR2 e IR3, para V1=5V e V2=10V. c) As correntes IR1, IR2 e IR3, para V1=5V e V2=2V.

Figura 1

2. Considere o circuito da Figura 2 e responda às alíneas a), b) e c). Para tal, deve indicar na sua folha de teste o sentido que arbitrou para cada corrente. Para o modelo dos díodos representados na figura 1 utilize: Vγ=0.7, Rf=0, Rr=∞.

a) Determine IR1, IR2, IR3 e IR4, para V2=10V. b) Determine IR1, IR2, IR3 e IR4, para V2=5V. c) Determine IR1, IR2, IR3 e IR4, para V2=2V.

Figura 2

3. Considere o circuito da Figura 3, em que os díodos D1 e D2 são caracterizados por um Vγ = 0,7V e um rF = 0Ω, e determine as correntes I1 e I2 e a tensão aos terminais de R3 para as seguintes situações:

a) V2 = 5V; b) V2 = 12V; c) V2 = 8V.

Nota: não se esqueça de indicar e justificar todos os cálculos apresentados.

D1 D2

R1 R2

R3

V1 V2

8V

1K 1K

3K

I1 I2

Figura 3

4. Considere o circuito da Figura 4 e responda às seguintes questões:

a) Esboce a forma de onda de V0 justificando todos os passos que conduziram o seu raciocínio. b) Determine os valores máximo e mínimo de V0. c) Identifique o circuito. d) Descreva resumidamente a função do circuito.

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Nota: Use o modelo ideal para o diodo.

Vi

R D1V0

V1

Vi=10sin(w.t) V1=5V R=10Ω

Figura 4

5. Considere que os diodos da Figura 5 são ideais, Vf=2.5V e Vi=5V.sin(Wt).

.

D1

D2RL

ViVf

Vo

Figura 5

a) Desenhe as formas de onda de entrada Vi e saída V0. b) Desenhe as formas de onda Vi e V0, considerando invertida a polaridade da fonte de tensão contínua. c) Substitua a fonte de tensão contínua por um diodo de Zener de 3V, e repita a alínea a).

6. Considere o circuito da Figura 6 e responda às seguintes questões:

a) Esboce a forma de onda de VD justificando todos os passos que conduziram o seu raciocínio. b) Determine os valores máximo e mínimo de VD. c) Esboce a forma de onda de V0 justificando todos os passos que conduziram o seu raciocínio. d) Determine os valores máximo e mínimo de V0. e) Identifique o circuito e descreva resumidamente a sua função.

2

-12

t

Vi

Tensão V1Utilize o modelo ideal para o diodo.

Vi D1

V0V1

VDC

V1=3V

0

Figura 6

7. Identifique o circuito da Figura 7, esboce as formas de onda Vi, Vc, e V0 e deduza a expressão para V0. Considere o diodo ideal e Vi = Vmax.sin(w.t).

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Vi Vo

Vc

CD

Figura 7

8. Identifique o circuito da Figura 8 e esboce as formas de onda Vi, Vc, e V0 e deduza a expressão para V0. Considere o diodo ideal e Vi = Vmax.sin(w.t).

Vi Vo

Vc

CD

Figura 8

9. Dado o circuito da Figura 9, determine:

a) A corrente IRP. b) A corrente IRL c) A corrente IZ d) A potência dissipada no diodo da Zener, (PZ).

Figura 9

10. Considere o circuito da Figura 10, em que os díodos são ideais e Vin(t)=20.sin(wt).

a) calcule analiticamente os valores da tensão de entrada Vin para os quais os díodos mudam de estado.

b) represente num gráfico as tensões Vin(t), V01(t) e V02(t).

V=10V

RP=80Ω

RL=200Ω

VZ=8V V

RPI

RLZ

RP IRL

IZ

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Figura 10

11. Para o circuito da Figura 11 admita que BF=99, VBEon=0,6V, VZ0=5.6V, IZmin=1mA, R1=1KΩ, R2=10Ω, RL=100Ω.

a) Considere VCC=4V. Determine IR1, IR2, IRL, VCE e VRL. b) Considere VCC=8V. Determine IR1, IR2, IRL, VCE e VRL. c) Considere que VCC tem a forma de onda indicada na Figura 12. Determine a tensão aplicada a RL para cada valor de

VCC. d) Considere VCC=10V. Indique para que valores de RL se obtém VRL=5V.

Figura 11 Figura 12

12. Considere o circuito representado na Figura 13, em que:

RS = 50Ω; RL = 200Ω; VZO = 3,9V; rz = 10Ω

Sabendo que a tensão Vi tem a forma representada na Figura 14, responda às questões seguintes, indicando todos os passos e cálculos que conduziram o seu raciocínio.

a) Calcule o valor de Vi a partir do qual o díodo DZ se considera a operar na região de Zener.

b) Faça um esboço gráfico da tensão de saída Vo e calcule o seu valor máximo (Vomáx).

c) Qual o valor máximo que RL poderá tomar de forma a garantir que o díodo Zener não funcione como limitador (regulador) de tensão?

d) Calcule a potência máxima instantânea dissipada em cada um dos elementos RS, RL e DZ.

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DZ1 VO

R

ViRL

s

Vi(V)

t Figura 13 Figura 14

13. Sabendo que a tensão V na Figura 15 varia entre 10V e 14V e que se pretende que a tensão e a corrente em RL, sejam respectivamente, 7,5V e 40mA, determine:

a) O valor Vz do diodo de Zener. b) O valor de RL c) O valor máximo que RP pode assumir de modo a garantir que o diodo de Zener funcione como regulador de tensão. d) A potência máxima dissipada em RP. Considere para RP o valor calculado em c). e) A potência máxima dissipada do diodo de Zener.

Izmin = 1mA

IZmax = 500mA = 10V / 14VV

RPI

RLZ

RP IRL

IZ

Figura 15

Figura 16

14. Considere o circuito da

Figura 16, em que o díodo Dz1 é caracterizado por um Vγ=0V; Vz0=5V; Rf=Rz=0Ω e Rr=∞. Sabendo que a tensão Vi é dada por Vi=10.sin(wt), calcule analiticamente os valores da tensão de entrada para os quais o díodo muda de estado e faça um esboço gráfico da tensão aos terminais de R1.

15. Considere o circuito da Figura 17, em que os díodos Dz1 e Dz2 são idênticos e caracterizados por um Vγ = 0V; Vz=15V; Rf =Rz=0Ω e Rr=∞. Sabendo que a tensão Vi é dada por Vi=30.sin(wt), faça um esboço gráfico da tensão de saída Vo e calcule analiticamente os valores da tensão de entrada para os quais os díodos mudam de estado.

Figura 17

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16. Considere o circuito da Figura 18, em que os díodos Dz1 e Dz2 são idênticos e caracterizados por um Vγ = 0,7V; Vz=10V; Rf =Rz=0Ω e Rr=∞. Sabendo que a tensão Vi é dada por Vi=20.sin(wt), faça um esboço gráfico da tensão de saída Vo e calcule analiticamente os valores da tensão de entrada para os quais os díodos mudam de estado.

Figura 18

Figura 19

17. Considere o circuito da Figura 19, em que o díodo D1 é ideal e o Zener é caracterizado por um Vγ=0V; Vz0=5V; Rf=Rz=0Ω e Rr=∞. Sabendo que a tensão Vi é dada por Vi=10.sin(wt), calcule analiticamente os valores da tensão de entrada para os quais os díodos mudam de estado e faça um esboço gráfico da tensão aos terminais de R1.

18. Para o circuito da Figura 20 considere, V=10V, Rp=1K, Vz=5V e responda às seguintes questões:

a) Identifique o circuito que se encontra no interior da caixa a tracejado. b) Para RL=1.5K calcule IRP, IRL e a tensão aplicada a RL. c) Descreva a função do circuito. d) Determine a gama de valores que pode assumir RL, de modo a que a tensão aplicada a RL se mantenha constante e

igual a 5V.

V

RPI

RLZ

RP

IRL

IZ

Figura 20

19. Considerando o circuito da Figura 21, calcule as correntes de base, de colector e de emissor. Calcule ainda a tensão VCE e a potência dissipada em cada um dos componentes do circuito.

Vcc

RbRc

Vcc = 30VRb = 950KRc = 1KB = 80

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Figura 21 Vcc

R1

Vcc = 12VR1 = 10KR2 = 10K

BF = 100

R2 RE

RE = 1K

VBEon = 0,6V

VT = 25mVVCEsat=0,2V

Figura 22

20. Calcule o PFR do transístor da Figura 22.

21. Considerando o circuito da Figura 23, calcule a corrente de base, a corrente de colector e o valor de V0, para:

a) Vi = 0V. b) Vi = 10V.

Vcc

Rb

Rc

Vcc = 15V

Rb = 1,5K Rc = 100K

B = 40

Vi

0v10V

V0

VBE = 0,7V VCEsat = 0,2V

Figura 23

R1=30K

Rc=500Ω

B=100

Vi

V0

VBE = 0,6V VCEsat=0,2V

10V

Rc

R1

R2

R2=20K

5V

0v5V Ri

RE

RE=200Ω

Ri=60K

Figura 24

22. Considerando o circuito da Figura 24, calcule:

a) A corrente de colector, a corrente de base e o valor de V0, para Vi = 0.

b) A corrente de colector, a corrente de base e o valor de V0, para Vi = 5V.

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23. Para o circuito da Figura 25 admita que BF=100, VBEon=0,6V, VCESAT=0,2V e Vγ=1V e calcule o PFR de Q1.

Figura 25

24. Considerando o circuito da Figura 26, calcule:

a) A corrente de colector e o valor de V0, para Vi = 0. b) A corrente de colector, a corrente de base e o valor de V0, para Vi = 5V. c) Calcule o valor máximo que pode assumir Vi de modo a que o transístor não sature.

R1=100K

Rc=1Κ B=100

Vi

V0VBE = 0,6V VCEsat=0,2V

10V

Rc

R1

R2

R2=100K

0v5V Ri

Ri=100K 10V

Figura 26

Figura 27

25. Calcule determine o valor das resistências R1, R2 e RE da Figura 27 de modo a que VCE=3V e IC=6mA.

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26. Considere o circuito da Figura 28 e responda às alíneas a), b), c)e d). Para tal, deve indicar na sua folha de teste o sentido que arbitrou para cada corrente. Para o modelo dos diodos representados na figura 1 utilize: Vγ=0.7, Rf=0, Rr=∞. Para o transístor considere β=100, VBEON=0,7V, VBESAT=0.7V e VCESAT=0,2V.

a) Considere Vin=5V, determine Ic, Vc, Ib e VCE. b) Determine para que valores de Vin o transístor se encontra na Zona de Corte. c) Determine para que valores de Vin o transístor se encontra na Zona Activa Directa. d) Determine para que valores de Vin o transístor se encontra na Zona de Saturação.

Figura 28

27. Para o transístor da Figura 29 considere que βF=250, VBEON=0,6V, VCESAT=0,2V

a) Sendo Vi uma fonte de tensão contínua com o valor de 0V, determine o PFR de Q1 e o valor de V0. b) Sendo Vi uma fonte de tensão contínua com o valor de 12V, determine o PFR de Q1 e o valor de V0. c) Sendo Vi um gerador de tensão de onda quadrada cujo patamar inferior vale 0V e o patamar superior vale 12V esboce

a forma de onda de V0(t). Justifique.

Figura 29

28. Considere a Figura 30 e responda às alíneas seguintes:

a) Para RL=5Ω , calcule IRL e a tensão aplicada a RL. b) Determine a gama de valores que pode assumir RL, de modo a que a tensão aplicada a RL, se mantenha constante e

igual ao valor calculado na alínea anterior.

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V

RL

IRL

IZB=99 IZmin=1mA IZmax=50mA

V=10.6V VBEon=0.6V

VZ=5V

Figura 30

29. Pretende-se utilizar o circuito da Figura 31 para activar automaticamente a luz de entrada de uma habitação à noite.

O componente LDR é uma resistência cujo valor varia em função da luminosidade ambiente. Neste caso a resistência do LDR vale 1K quando de encontra iluminado (de dia) e vale 10K quando se encontra na escuridão (à noite).

O relé é activado (fecha o interruptor S1) quando o transistor se encontra na saturação. Consire que o relé pode ser substituído por uma resistência equivalente de 1KΩ , BF=100, VBEon=VBEsat=0,6V e VCEsat=0,2V.

a) Dimensione a resistência R1 de modo a que a lâmpada L1 se mantenha activa a noite e desactiva durante o dia. b) Determine a corrente que circula no relé durante o dia. c) Determine a corrente que circula no relé durante a noite. d) Determine a potência total dissipada pelo circuito durante a noite.

Vcc

R1

LDR

L1

S1

RELÉ

220VAC

Figura 31

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30. Considere o circuito representado na Figura 32, em que: BF1=100; BF2=50; VBEon1= VBEon2=0,6V; VCESAT1= VCESAT2=0,2V

a) Determine o P.F.R. dos dois transistores T1 e T2. b) Determine a gama de valores que pode assumir RB de

modo a garantir que T2 se encontra na Z.A.D.. c) Determine a gama de valores que pode assumir RB de

modo a garantir que T1 se encontra na Z.A.D..

Figura 32

31. Para o amplificador da Figura 33:

a) Determine o PFR do circuito.

RcR1

R2

Rs

RE1

RE2

C

12V

Vi C

RLC

B=100VBE = 0,6V VCEsat=0,2V

RL=10K

Rs=10K

Rc=7,9K RE1=680 RE2=80

R1=43K

R2=5,2K

Figura 33 Figura 34

32. Para o amplificador da Figura 35:

a) Determine o PFR do circuito.

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RcR1

R2

Rs

RE1

RE2

C

12V

Vi C

RLC

B=500VBE = 0,6VVCEsat=0,2V

RL=10KRs=10K

Rc=7,9KRE1=680RE2=80R1=43K

R2=5,2K

Figura 35

33. Para o amplificador da Figura 36:

a) Determine o PFR do circuito. b) Trace a Recta.

Vcc

R1

R2 RERLVi

Rc

Vo

Vcc = 12V R1 = 1.6K

R2 = 1K

B = 100

RE = 1K RL = 1K

VBEon = 0,6V VT = 25mV

Figura 36

34. Considere o circuito da Figura 37 e responda às questões seguintes:

a) Determine o PFR do circuito. b) Trace a Recta.

Vcc

R1

Vcc = 12V R1 = 8.2K R2 = 10K

B = 100

Rs

R2 RERLVs

RE = 1K RL = 1K

VBEon = 0,6V

RS = 2K

VT = 25mV

Figura 37

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35. Para o amplificador da Figura 38.

a) Determine o PFR do circuito. b) Trace a Recta

1K

RS

1K

R1

R2 RE RL

Vi

Rc

Vo

Vcc = 12V

4,7K

1,5K

BF = 100

150

600 BEon = 0,6V

VT = 25mV

Figura 38

36. Para o amplificador da Figura 39.

a) Determine o PFR do circuito. b) Trace a Recta de Carga.

37. Para o amplificador da Figura 40 considere BF=100, VBEon=0,6V e VCEsat=0,2V.

a) Determine o PFR do circuito. b) Trace a Recta de Carga. c) Diga qual a função da resistência RE.

rdVt

ID

=η.

η ==

225Vt mV

BF=100

Vγ=0,6V

VBEon=0,6V Figura 39

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Figura 40

38. Projecte um circuito que permita carregar uma bateria Ni-Cd de 6V. A bateria deve ser carregada a corrente constante de valor igual a 20mA. Para realizar o projecto admita que dispõe de:

• Uma fonte de tensão de 12V. • Resistências de 0.25W de potência máxima. • Diodos com Vγ=0.6 e 0.5W de potência máxima. • Diodos Zener com potência máxima de 0.5W. • Transistores com B=100 e potência máxima de 0.5W.

Verifique que nenhum componente ultrapassa o valor de potência máxima especificada.

39. Para o transístor da Figura 41 considere que: VT=2, K=1mA/V2 e λ=0.

a) Considere RL = ∞. Calcule o PFR do transístor (VD,VS, VG, VDS, VGS e ID) e diga em que zona de funcionamento se encontra o transístor.

b) Determine o mínimo valor que pode assumir RL, de modo a que o transístor se mantenha na mesma zona de funcionamento da alínea a).

RL

VDD=10V

RG1RD

RG2 RS

RG1=6M

RG2=4M

RD=4K

RS=1K

Figura 41

40. Considerando o circuito da Figura 42, responda às seguintes questões:

a) Identifique os terminais do transístor (G, D, S). b) Identifique o transístor c) Diga se VP é positivo ou negativo para este transístor. d) Determine o valor de R2.

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V0

VBat

R1

Vi

R2 R3

VBat=20V

IDSS=4mA

Vo=12V

|VP|=4V

R1=8K

Vi=5V

Figura 42

41. Para o circuito da Figura 43 considere que:

VT=1V, K=3mA/V2 e λ=0, Vz=5V, VBEon=VBEsat=0,6V , VCEsat =0,2V e β=100.

Vcc=12V

T1

T2

RL=1K

Rs=1K

RG=1K

RB=1K

VZ=5V

S1

Vcc

Vcc

Figura 43

a) Calcule o PFR do transístor T2 (VD,VS, VG, VDS, VGS e ID) e diga em que zona de funcionamento se encontram os transistores T1 e T2.

b) Determine o máximo valor que pode assumir RL, de modo a que o transístor T2 se mantenha na mesma zona de funcionamento da alínea a).

c) Modifique a posição do interruptor S1 e repita a alínea a).

42. Admita para o transístor M1 da Figura 44 que VT=2V, K=1mA/V2 e que λ=0.

a) Calcule RD, RS e RG de modo a que a corrente de dreno de M1 seja 1mA (ID=1mA).

b) Determine a gama de valores que pode assumir RD para os quais M1 se encontra na Z.S.

Figura 44

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43. Para M1 do circuito da Figura 45 admita que VT=2V, λ=0 e K=1mA/V2. Admita ainda para DZ que VZ0=5.6V e IZmin=1mA.

a) Calcule o P.F.R. do transístor M1. b) Determine a gama de valores que pode assumir RD de

modo que a corrente de dreno de M1 se mantenha constante e com valor idêntico ao obtido na alínea a)

Figura 45

44. Para M1 do circuito da Figura 46 admita que VT=2V, λ=0 e K=1mA/V2. Admita ainda para DZ que VZ0=5.6V e IZmin=1mA.

a) Calcule o P.F.R. do transístor M1. b) Determine a gama de valores que pode assumir RD de modo

que a corrente de dreno de M1 se mantenha constante e com valor idêntico ao obtido na alínea a)

Figura 46

Figura 47

45. Para o circuito da Figura 47 admita que Vt=-1V, K=1mA/V2 e λ=0.

a) Para que valores de VGS se pode dizer que M1 está «ON». b) Diga para que valores de VGD se encontra saturado o

transístor M1. c) Calcule o PFR de M1.

Page 18: Problemas Propostos Para as Disciplinasltodi.est.ips.pt/beirante/electronica1/E1 - Exercicios de Exame... · ... IR2 e IR3, para V1=10V e V2=10V. b) ... Para RL=1.5K calcule IRP,

Victor Antunes Electrónica 08-03-2006

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