prova 2a unidade 2015 1 respostas

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA 
CENTRO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS E RENOVÁVEIS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
UFPB/CEAR/DEE — Dispositivos Eletrônicos 1/7 
 
Dispositivos Eletrônicos - Período 2015.1 
2
a
 Avaliação: Serão consideradas apenas as respostas indicadas com caneta no campo “Resp: ”, 
sendo obrigatória a presença dos cálculos que as respaldem. Considere VT=0,0258649 V. 
Nome: ____________________________________________________ Matrícula:____________________ 
 
Matrícula RX(Ω) VX (V) IX(mA) Matrícula RX(Ω) VX (V) IX(mA) 
11011920 1,0k 4,0 1,0 11310017 2,6k 5,6 2,6 
11311260 1,1k 4,1 1,1 11228606 2,7k 5,7 2,7 
11211913 1,2k 4,1 1,2 11401368 2,8k 5,8 2,8 
11427443 1,3k 4,3 1,3 11510321 2,9k 5,9 2,9 
11311743 1,4k 4,4 1,4 11311258 3,0k 6,0 3,0 
11318244 1,5k 4,5 1,5 11318240 3,1k 6,1 3,1 
11509702 1,6k 4,6 1,6 11128298 3,2k 6,2 3,2 
11311713 1,7k 4,7 1,7 11228319 3,3k 6,3 3,3 
10921561 1,8k 4,8 1,8 11311249 3,4k 6,4 3,4 
11311255 1,9k 4,9 1,9 11228321 3,6k 6,5 3,5 
11311484 2,0k 5,0 2,0 11406774 3,7k 6,6 3,6 
11011673 2,1k 5,1 2,1 11507035 3,8k 6,7 3,7 
11318239 2,2k 5,2 2,2 11427646 3,9k 6,8 3,8 
11311645 2,3k 5,3 2,3 11118344 4,0k 6,9 3,9 
11318231 2,4k 5,4 2,4 11118266 4,1k 7,0 4,0 
11211181 2,5k 5,5 2,5 11324639 4,2k 7,1 4,1 
 
1ª Questão (1 ponto). Quando um transistor opera na região de saturação 
profunda, um dos efeitos é a redução de seu ganho de corrente em 
relação ao valor nominal (βnominal), passando a relação entre a corrente de 
coletor e a corrente de base a ser chamada de βforçado. O transistor do 
circuito ao lado apresenta βnominal=100. Calcule o valor de VBB para que o 
transistor opere com βforçado equivalente a 30 % do valor nominal. 
Considere que VBE0≈0,7 V. Observe ainda que o resistor conectado à base 
do transistor apresenta valor de 10∙RX. Resp:________ 
 
VARXVBBA
RX
VVBB
AmAII
mAVI
VVVprofundaSaturação
forçado
C
B
CESAT
C
CESATCE
7,016010160
10
7,0
160
30
8,4
8,4
1000
2,05
1000
5
2,0_
0
0
0
+⋅⋅=⇒=
⋅
−
===
=
−
=
−
=
≈=⇒
µµ
µβ 
 
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UFPB/CEAR/DEE — Dispositivos Eletrônicos 2/7 
 
Exemplo de código Scilab para resolver o problema: 
function calcula1 (rx); 
VBB=10*rx*160e-6+0.7; 
mprintf ("VBB=%e\n",VBB) 
endfunction 
 
Se você digitar: 
calcula1 (1000); 
Vai aparecer o seguinte: 
VBB=2.300000e+00 
 
(OBS: você pode usar outros limiares de VCESAT, mas que não sejam muito maiores que 0,2 V) 
 
2ª Questão (1 ponto). O circuito hipotético ao lado, que inclui 
uma fonte de tensão de 3 V, um divisor resistivo e um 
transistor, serve para evitar que um microprocessador 
hipotético queime por excesso de temperatura. O objetivo é 
que o transistor conduza APENAS ao se atingir um limiar 
perigoso de temperatura, fazendo com que um relé 
desconecte a alimentação do restante do microprocessador. 
Considere que o valor de VBE0 necessário à condução do 
transistor é, em 25 °C, igual a 0,65 V, e que a variação de VBE0 
em função da temperatura (ecorrente de emissor constante) é 
φ = -2mV/°C. Despreze a corrente de base do transistor. 
Determine o valor de R1 para que este circuito de proteção seja acionado em 150 °C. Resp:______ 
 
VV
RVR
R
V
R
VV
VVVVVV
mVCmVCTV
CCCT
X
X
BEBEBE
BE
40,03
40,040,040,03
40,025,065,0
250)/2(125
12525150
1
1
025_0125_0
0
−
⋅
=⇒=
−
=−=∆+=
−=°−⋅°=⋅∆=∆
°=°−°=∆
φ
 
 
Exemplo de código Scilab para resolver o problema: 
function calcula2 (rx); 
r1=0.40*rx/2.6; 
mprintf ("r1=%e\n", r1) 
endfunction 
 
 
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Se você digitar: 
calcula2 (1000); 
Vai aparecer o seguinte: 
r1=1.538462e+02 
 
3ª Questão (2 pontos). No circuito ao lado, considere que 
VBE0≈0,7 V, e que o transistor apresenta β=100. 
Determine: 
(a) A potência total dissipada NO TRANSISTOR. 
Resp:___________ 
(b) Considerando que a resistência térmica do 
transistor entre seu ponto mais quente (junção BC) 
e o ambiente (RθJ-A) é de 1000 °C/W (observar 
unidade), qual a temperatura do transistor se a 
temperatura ambiente é 25 °C? Resp:_________ 
 
totalpotencia
totalpotenciaRambientetempjuncaotemp
basepotenciacoletorpotenciatotalpotencia
Ibasepotencia
IVcoletorpotencia
IVV
mAAII
AI
AJ
B
CCE
CXCE
BC
B
_100025
___
___
7,0_
_
100
0,23230100
230
10000
7,03
0
00
00
00
0
⋅+
=⋅+=
+=
⋅=
⋅=
⋅−=
=⋅=⋅=
=
−
=
−Θ
µβ
µ
 
 
Exemplo de código Scilab para resolver o problema: 
function calcula3 (vx); 
ib=(3-0.7)/10000; 
ic=ib*100; 
vce=vx-100*ic; 
potcoletor=vce*ic; 
mprintf ("potcoletor=%e\n", potcoletor) 
potbase=0.7*ib; 
mprintf ("potbase=%e\n", potbase) 
pottotal=potcoletor+potbase; 
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mprintf ("pottotal=%e\n", pottotal) 
tempjun=25+1000*pottotal; 
mprintf ("tempjun=%e\n", tempjun) 
endfunction 
 
Se você digitar: 
calcula3 (5); 
Vai aparecer o seguinte: 
potcoletor=6.210000e-02 
potbase=1.610000e-04 
pottotal=6.226100e-02 
tempjun=8.726100e+01 
 
4ª Questão (2 pontos). No circuito ao lado, considere que VBE0≈0,7 V, 
que os transistores Q1, Q2 e Q3 apresentam mesma área de junção, e 
que o transistor Q4 apresenta o dobro da área de Q1. Determine: 
(a) A tensão (em relação ao terra não mostrado) no coletor de Q4. 
Resp:___________ 
 
 
 
 
 
 
Desprezando-se as correntes de base, temos: 
 
VVV
RX
RXVIRXVV
RX
IIAA
RX
IIII
RXRX
I
VVVVV
CQCQ
RXCQQemissorQemissor
RXCQCQCQ
RX
CQBEQCEQ
35,065,456,18
4
5
4
5
6,1822
3,9
3,9)3,4(5
3,47,057,0
44
434
321
111
−=+−=⋅+−=⋅+−=
=⋅=⇒⋅=
====
=
−−
=
−=+−=⇒==
−−
 
 
 
 
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5ª Questão (2 pontos). No circuito ao lado, considere que VBE0≈0,7 V, e 
que o trasistor apresenta β=100. Determine, COM BASE NESTAS 
PREMISSAS: 
(a) A corrente de coletor. Resp:___________ 
(b) A tensão no coletor. Resp:___________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11
11
1
11
11
515
)1(
7,0
7,0)1(
7,0
204,2
127,2
127,2
755,2
127,2
7,215
CQCQ
BQCQ
THEV
THEV
BQ
THEVBQTHEVBQ
THEVBQTHEVEQ
THEV
THEV
IRXV
II
RRX
VVI
VIRVIRX
VIRVIRX
k
kk
kkR
V
kk
kV
⋅⋅−=
⋅=
++⋅
−
=
⇒=⋅+++⋅⋅
⇒=⋅++⋅
Ω=
Ω+Ω
Ω⋅Ω
=
=
Ω+Ω
Ω
⋅=
β
β
β
 
 
function calcula5 (rx); 
ib=(2.755-0.7)/(rx*101+2.204e3); 
ic=ib*100; 
vc=15-5*rx*ic; 
mprintf ("IC=%e\n",ic); 
mprintf ("VC=%e\n", vc) 
endfunction 
 
 
 
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Se você digitar: 
calcula5 (1000); 
Vai aparecer o seguinte: 
IC=1.991202e-03 
VC=5.043991e+00 
 
 
6ª Questão (2 pontos). Considere o amplificador ao lado, que é 
polarizado por uma fonte de corrente DC de valor IX. Observe a 
inclusão de um capacitor de grande valor, para fins de acoplamento 
de uma fonte de sinal. Considere que o valor de β é tão grande que a 
corrente de base pode ser desprezada (IB0=0). Determine: 
(a) O valor do ganho de tensão com saída em aberto (Av), ou 
seja, a relação entre Vout e Vin. Resp: _________ 
(b) A resistência de saída do amplificador (Rout). Resp:_______ 
 
 
 
 
 
 
Análise de polarização: Como estamos desprezando a corrente de base (o que é justificável quando 
β>500, por exemplo), a corrente de coletor de ambos os transistores será IX. Com isso, a 
transcondutância de ambos os transistores será: gm3=gm4=IX/0,0258649. Além disso, como estamos 
desprezando a corrente de base, podemos assumir que rpi=∞ (circuito aberto), já que rpi=0,0258649/IB0. 
Com isto, o circuito equivalente para análise de pequenos sinais é mostrado abaixo. 
 
1
0,0258649
34
4343
4433
3
=⇒=−=−=
=⇒==
⋅=⋅
−=
vinout
mm
mm
in
Avvvv
vv
IXgg
vgvg
vv
pipi
pipi
pipi
pi
 
 
 
 
Observe que o ganho é UNITÁRIO E INDEPENDENTE DE IX. 
 
 
 
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Para o cálculo da impedância de saída, aterramos a entrada e colocamos uma fonte de sinal (tensão) 
na saída, e calculamos a corrente da fonte. Ao dividir o valor da tensão de estímulo pela corrente da 
referida fonte, achamos a impedância: 
 
 
IXgi
v
r
vgvgi
vv
vgv
mout
out
out
outmmout
out
m
0,02586491
00
4
444
4
333
===
⋅=⋅−=
−=
=⋅⇒=
pi
pi
pipi
 
 
 
 
 
 
 
Exemplo de código Scilab para resolver o problema: 
function calcula6 (ix); 
rout =0.0258649/ix; 
mprintf ("rout=%e\n", rout) 
endfunction 
 
Se você digitar: 
calcula6 (0.001); 
Vai aparecer o seguinte: 
rout=2.586490e+01