Eletrônica I_A3_BS_Prova1 (GABARITO)_rev1

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CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA 
TURMA: ELT0701N VISTO DO COORDENADOR PROVA TRAB. GRAU 
RUBRICA DO 
PROFESSOR 
DISCIPLINA: ELETRÔNICA I AVALIAÇÃO REFERENTE: A1 A2 A3 
PROFESSOR: VINICIUS COUTINHO DE OLIVEIRA MATRÍCULA: Nº NA ATA: 
DATA: 11/07/2019 NOME DO ALUNO: 
UNIDADE: BONSUCESSO 
 
******************************** IMPORTANTE ******************************** 
 LEIAM OS ENUNCIADOS DAS QUESTÕES COM A MÁXIMA ATENÇÃO. 
 É permitido usar calculadora. 
 Não é permitido consultar qualquer material além do fornecido com a prova. 
 FRAUDE É SUSCETÍVEL DE APREENSÃO DA PROVA, GRAU ZERO E PROCESSO 
ADMINISTRATIVO!!! 
 Raciocínio e respostas devem ser registrados neste caderno, no espaço reservado respectivo a cada 
questão. 
 Favor escrever o mais legivelmente possível. 
 RESOLVAM AS QUESTÕES DE MANEIRA ORGANIZADA. 
 FAÇAM A PROVA COM CALMA E ATENÇÃO! 
 No resultado das questões numéricas, indique sempre as unidades! Tenha o cuidado de notá-las 
corretamente!!! 
 O tempo total de prova será indicado no quadro, sendo este tempo improrrogável. 
 A nota máxima desta prova escrita é 10,0 (dez). 
Boa prova!!! 
******************************** FORMULÁRIO ******************************** 
 Equação de Shockley para o FET: 
2
1 






P
GS
DSSD
V
V
II 
 Tensão de saída VOUT do CI LM317: VOUT = 1,25 × (1 + R2/R1) 
 Valor máximo de tensão em função do valor eficaz (rms): Vm = 1,414×Vrms 
 Valor médio (dc) de tensão em função do valor máximo no retificador de onda completa: Vdc = 
0,636×Vm 
 Valor médio (dc) de tensão em função do valor máximo no retificador de ½ onda: Vdc = 0,318×Vm 
************************************************************************************* 
******************** CADERNO DE QUESTÕES E RESPOSTAS ******************** 
************************************************************************************* 
 
 
[Q.1] (Assunto tratado na Aula 11) 
Para o circuito ilustrado na Figura Q.1, determine a tensão VGS entre os terminais de gate (G) e source (S) 
do JFET, a corrente ID no terminal de dreno (D) e a tensão VDS entre os terminais de dreno e source. 
Demonstre seu raciocínio/cálculos. [1,0 ponto] 
 
FIGURA Q.1 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1] 
[GABARITO] 
VGS = 1 V (não há queda de tensão sobre o resistor de 1 M, visto que a corrente de gate é zero). 
[+0,25 p. se informar o valor correto de VGS] 
ID = IDSS [1  (VGS /VP )]
2
 = 9 mA [1  (1/6 )]
2
 = 6,25 mA. 
[+0,5 p. se informar o valor correto de ID] 
VDS = VDD  ID RD = 16 V  (6,25 mA  1 k) = 9,75 V. 
[+0,25 p. se informar o valor correto de VDS] 
 
 
 
[Q.2] (Assunto tratado na Aula 06) 
Seja o circuito da Figura Q.2 e sejam as assertivas a seguir: 
 
FIGURA Q.2 
Dados do JFET: 
IDSS = 9 mA 
VP = 6 V 
 
 
I. Para R1 = 240  e R2 = 1.890 , VOUT = 12,5 V. 
II. Em operação normal, o diodo D1 está inversamente polarizado. 
III. O diodo D1 tem a função de proteger o CI em caso de curto-circuito na entrada. 
Assinale a opção correta. [1,5 ponto] 
(a) Apenas a afirmativa II é verdadeira. 
(b) As afirmativas I e II são verdadeiras; a afirmativa III é falsa. 
(c) As afirmativas I e III são verdadeiras; a afirmativa II é falsa. 
(d) As afirmativas II e III são verdadeiras; a afirmativa I é falsa. 
(e) Todas as afirmativas são verdadeiras. 
 [GABARITO] Opção correta: (D) [1,5 ponto se responder corretamente] 
[Q.3] (Assuntos tratados nas Aulas 02 e 10) 
 
FIGURA Q.3(a) 
 
Tensão Zener (mín./nominal/máx.): 
 
FIGURA Q.3(b) 
No circuito da Figura Q.3(a), considere que o diodo Zener D1 seja do modelo 1N5229B, cujo datasheet é 
mostrado na Figura Q.3(b). 
a. Calcule a corrente I indicada no diagrama (considere que IC  IE). [0,5 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3 (a)] 
[GABARITO] 
VR_E + VBE = 4,3 V  VR_E = 3,6 V  I = 3,6 V/600  = 6 mA. [0,5 p. se calcular corretamente] 
 
 
b. Calcule o máximo valor de corrente suportado por D1 (aplique os dados fornecidos no datasheet). 
[0,5 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3 (b)] 
[GABARITO] 
PZmáx = VZnom × IZmáx  IZmáx = 500 mW/4,3 V  116,2 mA. [0,5 p. se calcular IZmáx corretamente] 
 
 
c. Calcule a corrente de base do transístor (use o valor de  fornecido), a corrente através do resistor 
de 220  (aplique a lei de Ohm) e a corrente através de D1 (use a lei de Kirchhoff das correntes). 
[1,0 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3 (c)] 
[GABARITO] 
IB = IC/ = 6 mA/200 = 30 A. [+0,4 p. se calcular corretamente] 
I220 = (12 – 4,3) V/ 220  = 35 mA. [+0,3 p. se calcular corretamente] 
I_D1 = I220  IB = 35 mA  0,03 mA = 34,97 mA. [+0,3 p. se calcular corretamente] 
 
 
 
d. Suponha que, para estabelecer a tensão de base VB nesta fonte de corrente, fosse usada uma malha 
resistiva divisora de tensão no lugar da associação série entre o resistor de 220  e o diodo Zener. 
Haveria alguma desvantagem? Se sim, qual? [0,5 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3 (d)] 
[PADRÃO DE RESPOSTA] 
Sim, haveria desvantagem. Com a malha divisora de tensão, quaisquer variações na fonte de tensão que 
alimenta o circuito seriam percebidas no terminal de base, alterando o valor de VB e, consequentemente, 
alterando a corrente fornecida à carga deste circuito. O diodo Zener regula a tensão VB, ou seja, a mantém 
constante. 
[0,5 p. se responder cf. padrão acima] 
 
 
[Q.4] (Assunto tratado na Aula 04) 
Você foi contratado como engenheiro e recebeu a tarefa de elaborar o projeto de uma fonte c.c. linear 
básica, atendendo às seguintes condições: 
 Alimentação de entrada = 120 V (rms). 
 Abaixamento de tensão por meio de transformador. 
 Retificação de onda completa com ponte de diodos. 
 Diodos retificadores devem ser da família 1N400x. 
 Carga resistiva. 
 A carga não requer regulação de tensão, tampouco filtragem. 
 A tensão de carga é de +60 V (dc). 
a. Determine a quantidade total de espiras no secundário do transformador para um enrolamento 
primário com 1800 espiras. Para todos os efeitos, considere que o transformador seja ideal. Além 
disso, elabore o diagrama de circuito da sua fonte, incluindo a carga. [1,0 ponto] 
 
 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.4 (a)] 
[PADRÃO DE RESPOSTA] 
Tensão de pico no secundário = Vdc /0,636 = 60 V/0,636  94,3 V. Tensão de pico no primário  169,7 V. 
Portanto, a relação de espiras de 1,8:1. Portanto, secundário deverá ter 1000 espiras. 
[+0,6 p. se calcular corretamente o número total de espiras no secundário] 
 
O diagrama do circuito deve ser conforme o padrão abaixo. 
[+0,4 p. se desenhar conforme o padrão abaixo] 
 
 
 
 
b. Seja a especificação de tensão de pico inversa (TPI) dos diodos da série 1N400x mostrada na 
Figura Q.4. Responda: qualquer destes modelos pode ser empregado no projeto em questão? É 
necessário justificar sua resposta. [0,5 ponto] 
 
FIGURA Q.4 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.4 (b)] 
[PADRÃO DE RESPOSTA] 
A tensão de pico inversa sobre cada diodo é 94,3 V no retificador em ponte. Com este valor, é possível 
utilizar qualquer diodo da família 1N400x, exceto o 1N4001. 
[0,5 p. se responder conforme o padrão acima] 
 
c. Cite uma desvantagem do retificador de onda completa com transformador com derivação central 
de secundário (center tap) em relação ao retificador de onda completa com ponte de diodos. 
[0,5 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.4 (c)] 
[PADRÃO DE RESPOSTA] 
Podem ser citadas as seguintes desvantagens: (1) a TPI dos diodos é o dobro no retificador com center 
tap; (2) a quantidade total de espiras no secundário é o dobro no retificador com center tap. 
[0,5 p. se responder conforme o padrão acima] 
 
[Q.5] (Assunto tratado na Aula 03) 
[Adaptado de FCC\Analista do MPU - Engenharia Elétrica\2016] O fabricante de umLED de 5 mm 
vermelho fornece as informações seguintes: 
 
 
 Especificações de operação: corrente direta IF = 20 mA sob tensão direta VF = 1,8 V. 
 Especificações máximas: IF = 50 mA e tensão reversa VR = 5,0 V. 
Para acioná-lo por meio de uma fonte de alimentação de 12 V, deve-se ligá-lo em série com um resistor 
comercial cujo valor nominal mais adequado é: [1,5 ponto] 
(a) 15 . 
(b) 51 . 
(c) 510 . 
(d) 5,1 k. 
(e) 47 k. 
[GABARITO] Opção correta: (C) [1,5 ponto se responder corretamente] 
[Q.6] (Assunto tratado na Aula 08) 
[Adaptado de FCC\Analista do MPU - Engenharia Elétrica\2016] A interface de potência mostrada na 
Figura Q.6 deve ser utilizada para acionar um motor DC de 12 V que consome uma corrente de 200 mA, 
por meio de uma tensão de entrada VE = 5 V. 
 
FIGURA Q.6 
São dadas as especificações do transistor: 
  de saturação = 50. 
 VBE de saturação = 0,7 V. 
Assinale a seguir a opção em que o valor nominal do resistor RB melhor se adequa às especificações do 
projeto. É necessário demonstrar seus cálculos no espaço reservado abaixo. [1,5 ponto] 
(a) 1 k. 
(b) 15 k. 
(c) 47 k. 
(d) 150 k. 
(e) 470 k. 
[ESPAÇO PARA REGISTRAR O RACIOCÍNIO DA Q.6] 
[GABARITO] 
Opção correta: (A). 
VE = IBRB + VBE = (IC/)RB + VBE  5 V = (200 mA/50)RB + 0,7 V  RB = 1.075   1 k. 
[1,5 p. se responder corretamente E registrando o raciocínio] 
************************************** FIM **************************************