Eletrônica Geral I - Gabarito Avaliação 1

Prévia do material em texto

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
UNIDADE CURRICULAR: ELETRÔNICA GERAL I 
PROF.: THIAGO ALENCAR MOREIRA DE BAIRROS 
 
Gabarito - Avaliação 1 
 
1. Assinale verdadeiro (V) para as alternativas corretas e (F) para as alternativas falsas. 
 
( V ) A técnica de se acrescentar impurezas ao semicondutor para aumentar tanto o número de eletróns livres, quanto 
o número de lacunas é chamada de dopagem. 
 
( V ) Os materiais tipo P possuem como portadores minoritários os elétrons e como portadores majoritários as lacunas. 
 
( F ) O processo em que o diodo conduz forçadamente quando está polarizado diretamente, é denominado de 
avalanche. (O processo de avalanche faz com que o diodo conduza forçadamente quando o diodo está polarizado 
reversamente) 
 
( F ) Quando aplica-se uma tensão negativa entre o anodo e o cátodo o diodo está polarizado diretamente. (O diodo 
está polarizado reversamente quando aplica-se uma tensão negativa entre o anodo e o cátodo). 
 
( V ) Os materiais tipo n possuem como portadores majoritários os elétrons livres e como portadores minoritários as 
lacunas. 
 
( F ) Os diodos de Silício possuem uma queda de tensão de 0,7V quando polarizados diretamente, enquanto os 
diodos de Germânio possuem uma queda de tensão de 0.3V quando polarizados reversamente. (Os diodos de Silício 
possuem uma queda de tensão de 0.7V quando polarizados diretamente, enquanto os diodos de Germânio possuem 
uma queda de tensão de 0.3V quando também polarizados diretamente). 
 
2-Determine para o circuito abaixo, os seguintes itens: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
a) Demonstre as etapas de operação do circuito, mostrando o caminho de circulação das correntes durante o 
semi ciclo positivo e negativo da alimentação; 
 
 
 
 
1) Durante o semiciclo positivo os diodos D1 e D2 conduzem, pois estão polarizados diretamente, enquanto 
que os diodos D3 e D4 não conduzem, pois estão polarizados reversamente. 
 
2) Durante o semiciclo negativo os diodos D3 e D4 conduzem, pois estão polarizados diretamente, enquanto 
que os diodos D1 e D2 não conduzem, pois estão polarizados reversamente. 
 
 
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
UNIDADE CURRICULAR: ELETRÔNICA GERAL I 
PROF.: THIAGO ALENCAR MOREIRA DE BAIRROS 
 
b) Tensão de pico de entrada (Vp), Tensão eficaz de entrada (Vef), Freqüência (f) e período (T) do sinal de entrada; 
 
𝑉𝑒𝑓 = 15 + 15 = 30V , 𝑉𝑒𝑓 =
𝑉𝑃
√2
 , 𝑉𝑃 = √2𝑉𝑒𝑓 = √2 × 30 = 42,43V 
 
 = 2𝜋𝑓 , 𝑓 =

2𝜋
=
200𝜋
2𝜋
= 100Hz , 𝑇 =
1
𝑓
=
1
100
= 0,01 = 10ms 
 
c) A tensão média na carga RL, (VRLmed) e corrente média na carga RL (IRLmed); 
 
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 =
2(𝑉𝑃−2𝑉𝐷)
𝜋
=
2(42,43−1,4)
𝜋
=
82,06
𝜋
= 26,12V 
 
 𝐼𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 =
𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑
𝑅𝐿
=
26,12
24
= 1,09A 
 
d) Corrente média no diodo D1 (IDmed) e Corrente máxima na carga RL (IRLmáx); 
 
 𝐼𝐷𝑚𝑒𝑑 =
(𝑉𝑃−2𝑉𝐷)
𝜋𝑅𝐿
=
(42,43−1,4)
24𝜋
=
41,03
24𝜋
= 0,545 = 545mA 
 
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑃 − 2𝑉𝐷 = 42,43 − 1,4 = 41,03V 
 
𝐼𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 =
𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥
𝑅𝐿
=
41,03
24
= 1,71A 
e) Tensão Reversa no diodo D1; 
 
𝑉𝐷𝑟𝑒𝑣 = −𝑉𝑃 + 𝑉𝐷 = −42,43 − 0,7 = −42,03V 
 
f) Forma de onda na carga RL, com todos os valores de tensão e tempo; g) Forma de onda no diodo D1. 
 
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
UNIDADE CURRICULAR: ELETRÔNICA GERAL I 
PROF.: THIAGO ALENCAR MOREIRA DE BAIRROS 
 
3- Dado o circuito 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determine: 
 
a) O valor do capacitor necessário para uma tensão de ripple (Vr) de 10% da Tensão média; 
 
Do exercício anterior temos que: 
 
 = 2𝜋𝑓 , 𝑓 =

2𝜋
=
200𝜋
2𝜋
= 100Hz , 𝑇 =
1
𝑓
=
1
100
= 0,01 = 10ms 
 
Porém a frequência de saída (fs) do retificador de onda completa é o dobro do valor da frequência de entrada portanto: 
 
𝑓𝑠 = 2𝑓 = 2 × 100 = 200Hz , 𝑇𝑠 =
1
𝑓𝑠
=
1
200
= 0,005 = 5ms 
 𝑉𝑟 = 0,1𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 
 
𝐶 =
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑
𝑓𝑠 𝑉𝑟 𝑅𝐿
=
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑
200 × 0.1 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 × 24
=
1
200 × 0.1 × 24
= 2,08mF 
 
b) Tensão média e mínima na carga RL; 
 
𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 = 𝑉𝑃 − 2𝑉𝐷 = 42,43 − 1,4 = 41,03V 
 
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 = 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 − 
 𝑉𝑟
2
= 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 − 
 0.1𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑
2
= 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 − 0.05𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 , 
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 + 0,05𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 = 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 , 1,05𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 = 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 , 
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 =
 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥
1,05
=
41,03
1,05
= 39,07V 
 
 𝑉𝑟 = 0,1𝑉𝑅𝐿𝑚𝑒𝑑 = 0,1 × 39,07 = 3,97V 
 
 𝑉𝑟 = 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑖𝑛 , 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑖𝑛 = 𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 − 𝑉𝑟 = 41,03 − 3,97 = 37,06V 
 
c) Corrente máxima na carga RL; 
 
𝐼𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 =
𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥
𝑅𝐿
=
41,03
24
= 1,71A 
 
 
 
 
 
 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
UNIDADE CURRICULAR: ELETRÔNICA GERAL I 
PROF.: THIAGO ALENCAR MOREIRA DE BAIRROS 
 
d) Forma de onda na carga RL, com todos os valores de tensão e tempo; 
 
 
 
4 – Para o circuito retificador: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Determine: 
a) Demonstre as etapas de operação do circuito, mostrando o caminho de circulação das correntes durante o 
semi ciclo positivo e negativo da alimentação; 
 
 
1) Durante o semiciclo positivo o diodo D1 não conduz pois está polarizado reversamente. 
 
2) Durante o semiciclo negativo o diodo D1 conduz, pois está polarizado diretamente. 
 
b) Tensão de pico de entrada (Vp), Freqüência (f) e período (T) do sinal de entrada; 
 
Equação da forma de onda de tensão senoidal: 
 
𝑉(𝑡) = 𝑉𝑃sen(𝜔𝑡) 
 
Equação da tensão de saída no secundário: 
 
𝑉(𝑡) = 10sen(240𝜋𝑡) 
 
𝑉𝑃 = 10V, = 2𝜋𝑓 , 𝑓 =

2𝜋
=
240𝜋
2𝜋
= 120Hz , 𝑇 =
1
𝑓
=
1
120
= 8,33ms 
 
 
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO 
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO MÉDIA E TECNOLÓGICA 
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA 
CAMPUS JOINVILLE 
UNIDADE CURRICULAR: ELETRÔNICA GERAL I 
PROF.: THIAGO ALENCAR MOREIRA DE BAIRROS 
 
c) Tensão máxima na carga RL (VRLmáx); 
 
𝑉𝑅𝐿𝑚𝑎𝑥 = −(𝑉𝑃 − 𝑉𝐷) = −(10 − 0.7) = − 9,3V 
 
d) Tensão Reversa no diodo D1; 
 
𝑉𝐷𝑟𝑒𝑣 = −𝑉𝑃 = −10V 
 
e) Forma de onda na carga RL, com todos os valores de tensão e tempo; f) Forma de onda no diodo D1.