Eletrônica II_BS_09 10

Prévia do material em texto

CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA 
TURMA: ELT0801N VISTO DO COORDENADOR PROVA TRAB. GRAU 
RUBRICA DO 
PROFESSOR 
DISCIPLINA: ELETRÔNICA II AVALIAÇÃO REFERENTE: A1 A2 A3 
PROFESSOR: VINICIUS COUTINHO DE OLIVEIRA MATRÍCULA: Nº NA ATA: 
DATA: 09/10/2017 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. 
 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). Sobre a nota obtida pelo aluno nesta prova escrita 
será aplicado um peso de 0,7, pois esta equivale a 70% da nota da A1. 
Boa prova!!! 
******************************** FORMULÁRIO ******************************** 
 Ganho do amplificador inversor: AV = (Rf /R1) 
 Ganho do amplificador não-inversor: AV = 1 + (Rf /R1) 
 Frequência de corte do amp-op: fc = f1 /AVD, onde f1 é a frequência de ganho unitário e AVD é o ganho 
de malha aberta do amp-op. 
 Ganho de tensão em dB: AV_dB = 20 log (VO /V1). 
 Fator de escala do circuito integrador: k = 1/(RC) 
************************************************************************************* 
******************** CADERNO DE QUESTÕES E RESPOSTAS ******************** 
************************************************************************************* 
[Q.1] 
Seja o circuito básico do milivoltímetro DC apresentado na Figura Q.1(a). Este circuito pode ser 
considerado uma fonte de corrente controlada por tensão. A corrente produzida na saída do circuito 
percorre a bobina do medidor M, a qual gera um campo magnético proporcional. A interação do campo 
magnético com o ponteiro provocará o deslocamento deste. O movimento do medidor é entre 0 e 1 mA, 
ou seja, quando a corrente que passa pela bobina for de 1 mA, a deflexão do ponteiro será completa. 
 
 
 
FIGURA Q.1(a) 
Seja função de transferência a relação entre as grandezas elétricas de saída e de entrada. Seja a corrente 
de saída correspondente à tensão sobre Rs (a resistência ôhmica da bobina pode ser desprezada). Seja o 
ganho de tensão do circuito dado pela relação entre o valor do resistor de realimentação e o valor do 
resistor de entrada. 
a. Calcule a função de transferência do circuito para os seguintes valores de resistores: R1 = 100 k, 
Rf = 200 k e Rs = 10 . Indique as unidades! OBS.: demonstre seus cálculos. Não será validada 
a questão se não forem demonstrados os cálculos. [0,75 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (a)] 
[GABARITO] 
|Io/Vin| = (Vo/Rs)/Vin = Rf/(R1  Rs)  = 200 k/(100 k  10 ) = 0,2 (em A/V ou Ω
-1
). 
[0,75 ponto se responder corretamente; descontar -0,25 p. se não indicar a unidade corretamente] 
 
 
b. Calcule o valor da corrente de saída para um sinal medido Vin = 4 mV. OBS.: demonstre seus 
cálculos. Não será validada a questão se não forem demonstrados os cálculos. [0,5 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (b)] 
[GABARITO] 
|Io/Vin| = 0,2 A/V  Io = 0,2 x 4 mV = 0,8 mA. 
[0,5 ponto se responder corretamente] 
 
 
c. Indique a posição do ponteiro no painel indicador [Figura Q.1(b)] para um sinal medido Vin = 2,5 
mV. OBS.: demonstre seus cálculos. Não será validada a questão se não forem demonstrados 
os cálculos. [0,5 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (c) (desenho e cálculos)] 
[GABARITO] 
|Io/Vin| = 0,2 A/V  Io = 0,2 x 2,5 mV = 0,5 mA. 
Para Vin = 2,5 mV, Io = 0,5 mA, e o ponteiro atinge 50% do seu curso. 
[0,5 ponto se desenhar corretamente, cf. abaixo, E apresentar a demonstração numérica] 
 
 
 
 
[CONT. – ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (c) (desenho e cálculos)] 
 
FIGURA Q.1(b) 
[Q.2] 
Seja um esquema simplificado de um amplificador diferencial transistorizado o mostrado na Figura Q.2. 
Considere que esteja sendo aplicado à entrada não-inversora (base do transístor Q1) um sinal de 
polaridade negativa. Realize a análise de sinais no circuito e complete o Quadro-Resposta Q.2, 
considerando o comportamento das grandezas elétricas indicadas (isto é, se cada grandeza em questão 
aumenta ou diminui) para os respectivos elementos do circuito, desde esta entrada até a saída não-
inversora. [1,0 ponto] 
 
FIGURA Q.2 
QUADRO-RESPOSTA Q.2 
[GABARITO] 
V
S1
 V
B(Q
1
)
 V
CE(Q
1
)
 I
C(Q
1
)
 V
R
E
 V
E(Q
2
)
 I
C(Q
2
)
 V
R
C
(Q
2
)
 V
C(Q
2
)
 V
O+
 
↓ ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↑ ↑ ↓ ↓ 
[1,0 ponto se responder corretamente] 
 
[Q.3] 
No circuito da Figura Q.3(a), seja o CI amplificador operacional do modelo 741. Caso o projetista deseje 
realizar a correção de offset neste CI, é necessário conectar aos pinos 1 e 5 do mesmo um potenciômetro 
de 10 k. A referida figura mostra o circuito sem esta correção. Seja, ainda, R1 = 1,1 k e Rf = 3,3 k. 
Seja a tensão de offset de entrada VIO = 1,5 mV. Esboce a forma de onda na saída do sistema para o sinal 
de entrada Vi mostrado na Figura Q.3(b) quando: 
 
 
a. For feita a compensação de offset no circuito. [0,75 ponto] 
b. Não for feita a compensação de offset no circuito. [0,75 ponto] 
 
 
FIGURA Q.3(a) 
 
FIGURA Q.3 (b) 
OBS.: atente à necessidade de se indicar, no gráfico, os valores de tensão e os instantes de tempo 
relevantes. 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3 (a) e (b)] 
[GABARITO] 
a. 
 
[0,75 ponto se desenhar conforme gabarito] 
 
b. 
 
[0,75 ponto se desenhar conforme gabarito] 
10 mV 
- 10 mV 
30 mV 
- 30 mV 
0 
36 mV 
- 24 mV 
6 mV 
 
 
 
[Q.4] 
Seja o CI amplificador operacional 741 empregado no circuito da Figura Q.4(a). Seja a curva de ganho vs. 
frequência deste CI a apresentada em escala logarítmica na Figura Q.4(b), e seu ganho de malha aberta 
AVD = 200 V/mV. A frequência de corte para operação apropriada do circuito é definida em 100 kHz. 
 
FIGURA Q.4(a) FIGURA Q.4(b) 
Com base no exposto acima, assinale a seguir a opção verdadeira. [1,0 ponto] 
(a) No circuito, Rf deve ser de 10 k. A frequência de ganho unitário do CI é de 1 MHz. 
(b) No circuito, Rf deve ser de 20 k. A frequência de ganho unitário do CI é de 1 MHz. 
(c) No circuito, Rf deve ser de 100 k. A frequência de ganho unitário do CI é de 1 MHz. 
(d) No circuito, Rf deve ser de 10 k. A frequência de ganho unitário do CI é de 2 MHz. 
(e) No circuito, Rf deve ser de 20 k. A frequência de ganho unitário do CI é de 2 MHz. 
 
[GABARITO] 
Opção correta: (A) [1,0 ponto se responder corretamente] 
 
[Q.5] 
Seja o circuito da Figura Q.5, composto por três amplificadores operacionais e quatro resistores idênticos. 
 
FIGURA Q.5 
 
 
 
a. Considere os amplificadores operacionais ideais, e sejam as assertivas a seguir. 
I. Para V1 = +5 V e V2 = 5 V, Vout = 0. 
II. Para V1 = +5 V e V2 = 5 V, Vout = +10 V. 
III. Para V1 = +5 V e V2 = 5 V, Vout = 10 V. 
IV. Para V1 = +5 V e V2 = 5 V, a tensão no ponto “A” do circuito é igual a 2,5 V. 
V. Em operação de modo comum, Vout = 0, independentemente dos valores aplicados 
às entradas. 
 
Assinale a opção correta. [1,0 ponto] 
(a) São verdadeiras as afirmativas I, IV e V. 
(b) São verdadeiras as afirmativas II, IV e V. 
(c) São verdadeiras as afirmativas III, IV e V. 
(d) A afirmativa IV é falsa. 
(e) A afirmativa V é falsa. 
 
[GABARITO] 
Opção correta: (C) [1,0 ponto se responder corretamente] 
 
b. Considere agora que o esquema da Figura Q.5 tenha sido implementado através de doisdiferentes 
circuitos montados com amplificadores operacionais práticos. No circuito #1, são usados três CI’s, 
com RRMC = 95 dB, impedância de entrada Zin = 2 M e slew rate SR = 0,5 V/s. No circuito 
#2, são empregados três CI’s, estes com RRMC = 86 dB, Zin = 10
12
  e SR = 13 V/s. 
Sejam as assertivas a seguir. 
I. O circuito #1 é o menos indicado para aplicações de alta frequência. 
II. Considerando a característica de Zin do amplificador operacional ideal, podemos afirmar 
que o circuito #2 é o que mais se aproxima dela. 
III. O circuito #1 é o mais indicado para aplicações em que ruído e interferência vêm somados 
ao sinal de interesse. 
Assinale a opção correta. [1,0 ponto] 
(a) As três afirmativas são falsas. 
(b) São verdadeiras as afirmativas I e II, e é falsa a afirmativa III. 
(c) São verdadeiras as afirmativas II e III, e é falsa a afirmativa I. 
(d) Somente a afirmativa II é verdadeira. 
(e) As três afirmativas são verdadeiras. 
 
[GABARITO] 
Opção correta: (E) [1,0 ponto se responder corretamente] 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[Q.6] 
 
FIGURA Q.6 
Na Figura Q.6, seja V1 = 0,6 V, e seja RV um potenciômetro, com valor nominal de 10 k, por meio do 
qual se ajusta o ganho do circuito. A respeito da operação deste circuito, sejam as assertivas a seguir. 
I. Com o cursor do potenciômetro ajustado para o valor nominal máximo de RV, I1 = 5 A. 
II. Com o cursor do potenciômetro ajustado para o valor nominal máximo de RV, I1 = 30 A. 
III. Com o potenciômetro zerado, VO = 3 V. 
IV. Com o potenciômetro zerado, VO = 6 V. 
V. Com o potenciômetro zerado, VO = 6,6 V. 
Assinale a opção correta. [1,0 ponto] 
(a) São verdadeiras as afirmativas I e III. 
(b) São verdadeiras as afirmativas I e IV. 
(c) São verdadeiras as afirmativas II e III. 
(d) São verdadeiras as afirmativas II e IV. 
(e) São verdadeiras as afirmativas II e V. 
 
[GABARITO] 
Opção correta: (D) [1,0 ponto se responder corretamente] 
 
[Q.7] 
Seja o circuito integrador, em sua forma mais simples, mostrado na Figura Q.7(a). 
 
 FIGURA Q.7(a) FIGURA Q.7(b) 
 
 
Considere que esteja sendo aplicado à entrada do circuito o sinal ilustrado na Figura Q.7(b) e que o 
capacitor esteja inicialmente descarregado. Esboce a forma de onda na saída do circuito quando R = 100 
k e C = 1 F. OBS.: Atente à necessidade de se indicar, no gráfico, os valores de tensão e os 
instantes de tempo relevantes. [0,75 ponto] 
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.7] 
[GABARITO] 
* A integral da função degrau será uma rampa invertida variando de 0 a 10 V, pois o fator de escala é 
dado por k = 1/RC = 1/(10
2
10
3
110
-6
) = 1/10
-1
 = 10. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
[0,75 ponto se desenhar conforme acima] 
[Q.8] 
A respeito do circuito comparador da Figura Q.8, assinale abaixo a opção que descreve corretamente o 
seu funcionamento. [1,0 ponto] 
 
FIGURA Q.8 
(a) Vout = 12 V a partir de Vin > 4 V. 
(b) Vout = 8 V a partir de Vin > 8 V. 
(c) Vout = 12 V a partir de Vin > 8 V. 
(d) Vout = 12 V a partir de Vin < 4 V. 
(e) Vout = 12 V a partir de Vin < 8 V. 
 
[GABARITO] 
Opção correta: (C) [1,0 ponto se responder corretamente] 
************************************** FIM ************************************** 
10 V 
1 s