Exercícios de Eletrônica Analógica

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<p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>Lista VII de Eletrônica Analógica I – Regulador de Tensão com Diodo Zener</p><p>Prof. Gabriel Vinicios Silva Maganha (http://www.gvensino.com.br)</p><p>Lista de Exercícios 7 de Eletrônica Analógica</p><p>1. O circuito regulador abaixo com Zener apresenta um problema. Qual é esse problema? Proponha</p><p>uma solução adequada.</p><p>2. Determine o valor máximo e mínimo da resistência de segurança para que o diodo zener funcione</p><p>corretamente:</p><p>3. Determine RS mínimo e máximo para os reguladores de tensão abaixo:</p><p>a)</p><p>http://www.gvensino.com.br/</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>b)</p><p>4. Qual será a tensão na carga (VRL) dos circuitos abaixo?</p><p>a)</p><p>b)</p><p>c)</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>5. Desenhe a forma de onda na Carga para os circuitos abaixo, conhecidos como circuitos limitadores:</p><p>6. O rádio de um carro precisa de uma tensão de 9V para funcionar e consome uma corrente máxima de</p><p>320mA. Ora bolas, um carro possuí uma bateria de +12V e se você alimentar 12V direto no rádio, ele irá</p><p>queimar. Por isso, precisaremos usar um regulador de tensão com Diodo Zener.</p><p>Você tem um diodo zener de 9V1, o modelo 1N960, de 130mW de Potência Máxima. Projete o circuito para</p><p>abastecer este rádio corretamente.</p><p>Parte II</p><p>7. Analisando o gráfico do Diodo Zener abaixo, qual é a sua Tensão Zener (Vz) e a sua Corrente Mínima</p><p>(aproximada)?</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>8. Se quisermos projetar um circuito para obter uma tensão de aproximadamente +7V, usando diodos comuns</p><p>ao invés de diodos Zener, como ficaria esse circuito?</p><p>9. Sobre o Diodo Zener, qual a alternativa correta?</p><p>( A ) – É uma bateria</p><p>( B ) – Age como uma bateria na região de ruptura</p><p>( C ) - É um dispositivo de corrente constante</p><p>( D ) – É diretamente polarizado</p><p>10. A tensão na Carga é aproximadamente constante quando um diodo Zener está:</p><p>( A ) – Diretamente Polarizado</p><p>( B ) – Reversamente Polarizado</p><p>( C ) – Operando na região de ruptura</p><p>( D ) – Não Polarizado</p><p>11. Quando a tensão da entrada do regulador Zener aumenta, qual das correntes permanece aproximadamente</p><p>constante?</p><p>( A ) – A corrente no Resistor de Segurança</p><p>( B ) – A corrente no Zener</p><p>( C ) – A corrente na Carga</p><p>( D ) – A corrente total</p><p>12. Se um diodo Zener num regulador Zener for conectado com polaridade trocada, a tensão na Carga ficará</p><p>próxima de:</p><p>( A ) – 0,7V</p><p>( B ) – 10V</p><p>( C ) – 3,3V</p><p>( D ) – Infinito</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>13. Analise o circuito da fonte linear abaixo, com Regulador Zener:</p><p>Dados do Diodo Zener: Vz = 11V1, Pz = 500mW</p><p>13.1 – Qual é a tensão de pico no Capacitor (Vcp)?</p><p>13.2 – Sabendo-se que desejamos um Ripple de 2V, qual é a tensão média filtrada no Capacitor?</p><p>13.3 – Calcule RS máximo, mínimo e ideal</p><p>13.4 – Qual é a corrente máxima sobre o Resistor RS?</p><p>13.5 – Qual é o valor do Capacitor de filtro?</p><p>14. Para a fonte linear estabilizada com Zener abaixo, qual é o valor de RS ideal e do Ripple no Capacitor?</p><p>Dados do Diodo Zener: Vz = 9V1, Pz = 1W</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>Respostas:</p><p>1) O problema é que é que a corrente no Zener é menor do que a mínima, de maneira que o Zener não</p><p>conseguirá estabilizar a tensão em 8,2V. A solução é diminuir o valor do Resistor de Segurança (RS) para que</p><p>o Zener possa receber uma corrente mínima necessária para o seu funcionamento. O Valor máximo de RS</p><p>será de 311,6 Ω.</p><p>2) RSm = , Ω</p><p>RSM = , Ω</p><p>3) A- IzM = 109,09mA</p><p>IZm = 10,9 mA</p><p>IRL = 23,4mA</p><p>RSm = , Ω</p><p>RSM = , Ω</p><p>RSideal = , Ω</p><p>B – IzM = 93,75mA</p><p>IZm = 9,38mA</p><p>IRL = 571,4 µA</p><p>RSm = , Ω</p><p>RSM = , Ω</p><p>RSideal = Ω</p><p>4) a) VRL = 16,7V</p><p>b) VRL = 7,5V</p><p>c) VRL = 4,9V (considerando Si)</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>5) As telas abaixo foram visualizadas em um osciloscópio ajustado na Escala Vertical para 5V/div e</p><p>na Escala Horizontal para 10ms/div:</p><p>Vendo o sinal de entrada (em azul) ao mesmo tempo que o sinal na Carga:</p><p>0,7V reversos</p><p>5,1V</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>6)</p><p>IRL = 320mA</p><p>VRL = Vz = 9,1V</p><p>Logo, RL = , / , = , Ω</p><p>IzM = 14,28mA</p><p>Izm = 1,43mA</p><p>RSm = , Ω</p><p>RSM = , Ω</p><p>RSideal = , Ω</p><p>7) Vz = 5V e IZm = 4mA (aprox.)</p><p>8) Usando diodos de Silício (Si), ficaria um circuito assim:</p><p>Ou seja, usaríamos 10 diodos de Si, pois 10 x 0,7V = 7V. E ligaríamos a carga em paralelo com todos esses</p><p>diodos.</p><p>9) B</p><p>10) C</p><p>11) C</p><p>12) A</p><p>13)</p><p>13.1) V2 = 127/8 = 15,88V</p><p>V2p = 15,88 x √ = 22,45V</p><p>Vcp = 22,45 – 1,4V = 21,05V</p><p>13.2) Vond = 2V</p><p>VCmed = 21,05 – (2 /2) = 20,05V</p><p>RS</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>13.3) IzM = 0,5 / 11,1 = 45,05mA</p><p>Izm = 4,5mA</p><p>IRL = 11,1 / 300 = 37mA</p><p>RSm =</p><p>, − ,, �+ �=8,95 / 82,05mA = 109,08 Ω</p><p>RSM =</p><p>, − ,, �+ �= 8,95 / 41,05mA = 218,03 Ω</p><p>RsIdeal = (109,08 + 218,03) / 2 = 163,55 Ω (aproximado)</p><p>13.4) IRSM = 45,05mA + 37mA = 82,05mA</p><p>13.5) C =</p><p>, ���� � � = , µ�</p><p>14) Para calcularmos o valor do Ripple, podemos usar a fórmula que usa a Corrente ou a que usa a Tensão Média e a</p><p>Resistência da Carga. Como nós sabemos os dados do diodo Zener, podemos calcular as correntes na Carga e no</p><p>Zener e, assim, calcular a Corrente que terá de ser drenada pelo Capacitor. Assim, usando a fórmula: � = �</p><p>Ora, a Corrente que saí do Capacitor, no caso extremo, é a corrente máxima que passa no Zener, somada com a</p><p>corrente na Carga.</p><p>Dessa maneira, calculando IzM: �� = , = , �</p><p>Podemos aproveitar e calcular IZm:</p><p>Izm = 0,1 x 109,89mA = 10,99mA</p><p>E na Carga:</p><p>IRL = 9,1 / 470 = 19,36mA</p><p>Assim, a corrente máxima que passa por RS e que é drenada pelo Capacitor será de:</p><p>IRSM = 19,36mA + 109,89mA = 129,25mA</p><p>Ora, como o retificador utilizado é em Ponte, a frequência de saída é o dobro da de entrada, logo, f = 120Hz.</p><p>Assim, podemos calcular o Ripple: � = , �� � �� = , �</p><p>Lista de Exercícios de Eletrônica Analógica</p><p>Cálculo de RS:</p><p>Como foi pedido para Calcular RS também, temos de calcular a tensão na entrada do regulador. Assim:</p><p>V2 = 12,7V</p><p>V2p = 12,7 x √ = 17,96V</p><p>Vcp = 17,96 – 1,4V = 16,56V</p><p>VCmed (ou Vmf em alguns livros) = 16,56 – (1,08 / 2) = 16,02V</p><p>= , − ,, + , = , �, � = , Ω</p><p>� = , − ,, + , = , �, � = Ω</p><p>� � = , + = , Ω</p>