prova de diodos i

Prévia do material em texto

Curso técnico de automação industrial – Eletrônica Geral 
 
 
 
 
 
Curso Técnico em Automação Industrial 
Prova da Disciplina de Eletrônica Geral – Valor: 20 pontos 
Professor: Thiago Ribeiro de Oliveira 
Nome: ____________________________________________________________ 
 
Informações: 
 O aluno poderá utilizar um formulário de 1 página escrita à mão, o qual deve ser entregue 
juntamente com a prova; 
 Apresente o raciocínio de forma clara e objetiva em todas as questões. Questões sem 
desenvolvimento não serão aceitas; 
Questão 1 – Considere as curvas de polarização direta mostradas abaixo: 
 
 
Para o circuito apresentado a seguir, faça: 
a) Trace a reta de carga do circuito; 
b) Calcule a tensão VO. 
c) Levante o modelo de primeira aproximação para o diodo indicado; 
d) Calcule Vo para o resultado encontrado em c) 
 
 
Resolução. 
 a) Para traçarmos a reta de carga devemos primeiramente levantar a expressão da LKT 
(lei de Kirchhoff das tensões). A lei afirma que em uma malha (caminho fechado) seguindo um 
 
Curso técnico de automação industrial – Eletrônica Geral 
sentido para a corrente, a soma das elevações de tensão será igual à soma das quedas de tensão, 
assim, seguindo o sentido da corrente expresso na figura a seguir se tem: 
 







75,18375,21647
475,2167 111 DD
D
DDD
VVVVI
VIIVV 
Note que a corrente ID foi escrita em função da tensão sobre o diodo, de forma que a curva dada 
por essa relação pode ser traçada sobre a curva característica do diodo mostrada no gráfico da 
questão. A equação de ID x VD1 é a equação de uma reta com inclinação negativa, assim, para 
traçar o seu comportamento necessitamos de 2 pontos: 
 1º ponto - Para encontrar o primeiro ponto, que estará sobre o eixo das ordenadas, 
fazemos a tensão VD1 = 0 e calculamos o valor de ID: 
ADI DV 16,075,18 0301  
 2º ponto - O segundo ponto estará sobre o eixo das abcissas e para isso temos que 
calcular o valor da tensão VD1 para uma corrente ID = 0: 
VV
VVI
D
D
D
D 3 0375,18
30
1
11




 
 Com esses pontos podemos traçar a reta de carga: 
 
O ponto de encontro entre a reta de carga e a curva característica do diodo define um ponto de 
operação, chamado de ponto quiescente, ou seja, define a única situação onde o circuito e o 
diodo podem coexistir. A projeção do ponto quiescente nos eixos determina a corrente e a tensão 
de anodo-catodo do diodo no circuito. 
 b) Uma vez definida a corrente de operação do circuito, podemos calcular o valor da 
tensão Vo. Analisando o circuito, a tensão de saída pode ser definida como: 
 
Curso técnico de automação industrial – Eletrônica Geral 
VIV Do 475,2  
O ponto de operação determina uma corrente de operação de 0,12A, assim: 
VVAVo 33,4412,075,2  
 c) Para levantar o modelo de primeira aproximação é necessário traçar uma reta tangente 
à curva do diodo e verificar o ponto de cruzamento com o eixo das abscissas: 
 
O modelo de primeira aproximação define apenas que o diodo será representado por um diodo 
ideal em série com uma fonte de tensão igual à sua tensão limiar, de modo que o modelo é igual 
ao mostrado abaixo: 
0,5V
 
 d) Tendo agora o modelo de primeira aproximação podemos calcular o valor de Vo para 
essa nova análise. Para tal precisamos primeiramente calcular o valor da corrente ID. Por meio da 
equação do circuito levantada anteriormente, podemos fazer: 
AVI
VI
D
D
D 133,075,18 5,03
75,183 1







 
 Assim, Vo se torna: 
VV
VV
VIV
o
o
Do
367,4 4133,075,2
475,2


 
 
 
 
Curso técnico de automação industrial – Eletrônica Geral 
Questão 2 - O circuito abaixo apresenta a 
implementação de uma função lógica por 
meio de diodos. Levante a tabela verdade 
do circuito e defina qual função lógica ele 
realiza. 
 
 
Resolução: 
 Para resolver esse problema é necessário levantar a tabela verdade do circuito: 
V1 V2 Vo 
0V 0V 
0V 10V 
10V 0V 
10V 10V 
 Para a primeira situação, as tensões V1 e V2 se tornam iguais a zero, logo o circuito se 
torna: 
 
 Note que nesta situação ambos diodos estão em polarização direta e além disso, eles estão 
em paralelo. Assumindo o modelo de primeira aproximação genérico de 0,7V, ao conduzirem, os 
diodos irão fazer com que a tensão de saída Vo se torne igual a 0,7V. Na realidade, se qualquer 
uma das tensões for zero, e um diodo conduzir, a tensão Vo será 0,7V. 
 As observações acima resolvem as três primeiras condições da tabela. Assim, 
analisaremos agora o que ocorre quando ambas as entradas são iguais a 10V, ou seja, se 
encontram em nível lógico alto. 
 
 Nesta situação não há diferença de potencial entre as fontes do circuito que provoquem a 
circulação de uma corrente, de modo que ambos os diodos estarão em corte. Como a corrente no 
circuito será zero, não há queda de tensão sobre o resistor de 1k, de modo que Vo = 10V. Assim, 
a tabela verdade se tornará: 
V1 V2 Vo 
0V 0V 0,7V 
0V 10V 0,7V 
 
Curso técnico de automação industrial – Eletrônica Geral 
10V 0V 0,7V 
10V 10V 10V 
 Essa tabela indica uma função lógica AND. 
 
Questão 3 - Para o circuito abaixo, calcule o valor da corrente Id e a tensão Vo. 
 
Resolução: 
 Por meio da LKT podemos levantar a seguinte equação para o circuito, assumindo o 
sentido da corrente definido no problema: 
V,Ik,Ik,V DD 7074218  
 De modo que: 
mA,
k,k,
V,VI D 2417421
708



 
 A tensão de saída pode ser definida como: 
V,V
mA,k,VV
Ik,VV
o
o
Do
516
241218
218



 
Questão 4 – Calcule a tensão sobre o diodo (Vak) e a corrente I. 
 
 Resolução: 
Pela LKT, podemos levantar a seguinte equação para a malha de interesse: 
A,V,VI
V,IV
960
20
7020
702020





 
A tensão VAK é a tensão entre anodo-catodo do diodo. Como este diodo se encontra em 
polarização direta, e além disso está em condução, a tensão VAK = 0,7V. 
 
Questão 5 - Calcule as tensões Vo1 e Vo2 e a corrente nos diodos. 
 
 
 
 
Curso técnico de automação industrial – Eletrônica Geral 
Resolução: 
Para resolver o problema é necessário definir um sentido de condução para a corrente do 
circuito. Para essa resolução, assumiremos um sentido de corrente de modo a condizer com o 
sentido de condução dos diodos: 
 
Com isso, podemos utilizar a LKT para resolver o problema: 
mA
k,k,
V,V,VI
V,V,Ik,Ik,V
D
DD
2
2133
307010
3070213310





 
Uma vez conhecida a corrente no circuito, podemos calcular as tensões nos pontos definidos. É 
importante, no entanto, ficar atento à polaridade da tensão que estamos medindo. 
V,k,IV
VV,V,VV
Do
o
6633
9703010
2
1

