Análise gráfica e Modelos CC para Diodos

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Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP 2013 1
Aula 3
Análise gráfica e Modelos CC p/ Diodos
1
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PSI 2223 – Introdução à Eletrônica
Programação para a Primeira Prova
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3ª Aula: Análise Gráfica e Modelos CC p/ Diodos
Ao final desta aula você deverá estar apto a:
-Explicar porque a lei do diodo é de difícil utilização para cálculos
rápidos de tensões e correntes em um circuito com diodos
-Listar os modelos alternativos à equação do diodo para cálculos
rápidos em regime CC
-Realizar análises gráficas de comportamento de circuitos com 
diodos quando submetidos a variações de parâmetros
-Explicar como construir e determinar os parâmetros dos modelos
linearizados para o diodo real 
-Empregar modelos linearizados para determinar correntes e 
tensões em circuitos com diodos
-Discutir a adequação e escolher o modelo apropriado para
realizar uma análise de circuitos empregando diodos
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Diodo Real
A Análise pelo Modelo Exponencial
TnV
SD eII
/vD
Aplicando a lei das malhas:
R
VVI
VIRV
DDD
D
DDDD

 .
Pelo modelo Diodo Ideal:
VD = 0
ID = VDD/R
(2)
(1)
1
2
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Diodo Real
A Análise pelo Modelo Exponencial
TnV
SD eII
/vD R
VVI DDDD

Exemplo 3.4: Determine os valores da corrente ID e da
tensão VD para o circuito abaixo com VDD = 5 V e R = 1 k. 
Suponha que a corrente do diodo é de 1 mA para uma tensão
de 0,7 V, e que a queda de tensão varia de 0,1 V para cada
década de variação na corrente.
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1
2
12 log3,2
D
D
TDD I
InVVV 
Diodo Real
Lembre-se que:
mA3,4
1
7,05 
1
2


R
VVI DDDD
763,0log1,07,0V
1
2
D2 
D
D
I
I
V762,0 
3,4
237,4log1,0763,0V
mA237,4
1
763,05
D3
3




DI
Exemplo 3.4: A solução tem que ser iterativa!!!
Para I = 4,3mA, qual o novo VD2?
e neste exercício 2,3nVT = 0,1V!!!
Para I = 1mA, VD1 = 0,7V:
Quando se emprega a lei do diodo chamamos a solução de solução exata
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Diodo Real
A Análise Gráfica
TnV
SD eII
/vD R
VVI DDDD

1
2
3
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Diodo Real
A Análise por Modelos Linearizados
para o regime CC
TnV
SD eII
/vD R
VVI DDDD

Nosso problema advém da equação do diodo ser não 
linear. E se conseguirmos linearizá-la?
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Diodo Real
A Análise por Modelos Linearizados (CC)
Aproximação da Curva Característica por Retas
-Até VD0 (reta A), diodo aberto
-Após VD0 (reta B), segmento 
de reta com inclinação 1/rD
-Como criar um modelo?
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Diodo Real
A Análise por Modelos Linearizados (CC)
O Modelo com VD0 e rD
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Exemplo 3.4 de novo!: Determine os valores da corrente ID
e da tensão VD para o circuito abaixo. Suponha que a corrente
do diodo é de 1 mA para uma tensão de 0,7 V, e que a queda
de tensão varia de 0,1 V/década de corrente.
Temos que descobrir um VD0 e um rD!!!
0 1 1
0 0
0 1 0 1 11
10 1 9
0 7 1
0 7 11 1 0 689
, ,
( )
sendo (V , ) ( , ; )
, ,
D
D D D D D D
D D
V Vr
I mA m
V V r I I V mA
V V mA V V
     
  
    
=0,689V
=11
TnV
SD eII
/vD
R
VVI DDDD

5V
1k
4,24 0,762D DI mA e V V 
Interpretação do livro é diferente!
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Exemplo 3.4 de novo!: 
0 1 1
0 0
0 1 0 1 11
10 1 9
0 7 1
0 7 11 1 0 689
, ,
( )
sendo (V , ) ( , ; )
, ,
D
D D D D D D
D D
V Vr
I mA m
V V r I I V mA
V V mA V V
     
  
    
=0,689V
=115V
1k
Interpretação do livro é diferente (Exemplo 3.5)!
0,65V
(0,9 0,65)
12
0,25 20
12
mA
k

  =0,65V
=20
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Exemplo 3.4 de novo!:
5V
1k
5V
1k
0,689V
11
0 5 0 689 4 26
1011
, ,DD DD
D
V VI mA
R r
   
0 0 689 11 4 26 0 736, , ,D D D DV V r I m V     
Solução exata: ID = 4,28mA e VD =0,762V
0( )DD D D D DV RI V r I  
DV
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Alguma crítica???
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Ex. 3.4 de novo!: Vamos ver como o livro determinou VD0 e rD.
“1 mA para uma tensão de 0,7 V, 
e queda de tensão de 0,1 V para
cada década”...
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Ex. 3.4 de novo!: “1 mA para uma tensão de 0,7 V, 
e queda de tensão de 0,1 V para
cada década”...
0,1V/dec
rD = 11
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0,1V/dec 0,1V/dec0,1V/dec
rD = 10
0,1V/dec
rD = 10
VD0 = 0,69V VD0 = 0,71V
ID = 4,27mA e
VD =0,733V
ID = 4,25mA e
VD =0,752V
Nossa Solução Uma Solução Mais Adequada
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Resumindo
4,25mA (-1%)4,27mA (-1%)4,26mA (-1%)4,28mAID
0,752V (-2%)0,733V (-4%)0,735V (-4%)0,762VVD
Ref em 4mA
e rD = 11
Ref em 1mA
e rD = 11
Livro (rD = 20)Exata
Em engenharia, erros menores que 10% são
aceitáves e melhores que 5% são muito bons!
Será então que não exageramos na dose?
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O Modelo só com VD
Talvez buscar um modelo até mais simples...
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O Modelo só com VD
Assumimos VD =0,7V
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Exemplo 3.4 de novo!:
5V
1k
Solução: VD = 0,7V e ID = 4,3mA
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Exemplo 3.4 de novo!:
Resumindo
4,3mA (+1%)4,25mA (-1%)4,26mA (-1%)4,28mAID
0,7V (-8%)0,752V (-2%)0,735V (-4%)0,762VVD
Modelo só VDRef em 4mALivroExata
Modelo Diodo Ideal (Chave aberta, chave fechada): 
VD = 0; ID = 5mA (17%) 
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Exercício 3.12 Projete o circuito da Figura E3.12 para proporcionar
uma tensão de saída de 2,4 V. Suponha que os diodos disponíveis
tenham 0,7 V de queda com uma corrente de 1 mA e que V = 
0,1 V/década de variação na corrente.
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Fazer os exercícios 3.11 e 3.13!