AS - Eletrônica Aplicada 2020_2 - a - Gabarito

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Missão: Ser comunidade de aprendizagem eficaz e inovadora. 
Visão: Consolidar-se, até 2022, como instituição de excelência acadêmica e administrativa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Tipo de atividade: 
Prova ( x ) Trabalho ( ) 
Avaliação: 
AP1 ( ) AP2 ( ) AS ( x ) AF ( ) 
Curso: Engenharia Elétrica Disciplina: Eletrônica Analógica Aplicada Data: 05/12/2020 
Turma: 0906 Professor(a): João Daniel de O. Klein 
Nota: 
Acadêmico(a): n°: 
 
Instruções para prova: 
a) Leia atentamente as questões antes de respondê-las. 
b) Interprete devidamente as questões, visto ser esta uma das habilidades exigidas na avaliação. 
c) Construa respostas estruturalmente completas e use língua portuguesa padrão. 
d) Use caneta azul ou preta nas respostas finais de cada questão, deixando-as claramente destacadas. 
e) HAVENDO INDÍCIOS DE PLÁGIO, A PONTUAÇÃO DA ATIVIDADE SERÁ ZERADA. 
 
 
1) Para o circuito abaixo, determine: 
a) Tipo de realimentação do amplificador; 
b) Ganho em malha fechada do amplificador 𝑉𝑜/𝑉𝑠𝑖𝑔; 
c) Resistências de entrada; 
d) Resistências de saída. 
 
 
 
 
 
 
Vsig
R1
10kΩ
R2
10kΩ
R3
1kΩ
100kΩ 1000 Vid
 +
Vid
 -
1kΩ
1kΩ
R5
 +
Vo
 -
R4
1kΩ
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Visão: Consolidar-se, até 2022, como instituição de excelência acadêmica e administrativa. 
 
 
 
 
Resposta: 
a) Paralelo-paralelo 
 
b) 
𝑅11 = 10𝑘 ∥ 10𝑘 = 5 𝑘𝛺 
𝑅22 = 10𝑘 = 10 𝑘𝛺 
𝛽 = −100 𝜇𝐴/𝑉 
𝐴 =? 
𝑉𝑖𝑑 = −𝑖𝑖 (
1
1
1𝑘
+
1
5𝑘
+
1
100𝑘
) = −826,4𝑖𝑖 
𝑣𝑜 =
−1000 ∙ 826,4𝑖𝑖 ∙ (1𝑘 ∥ 10𝑘)
1𝑘 + 1𝑘 + (1𝑘 ∥ 10𝑘)
= −258,3𝑘𝑖𝑖 
𝐴 =
𝑣𝑜
𝑖𝑖
= −258,3 𝑘𝑉/𝐴 
𝐴𝑓 =
𝑣𝑜
𝑖𝑠𝑖𝑔
= −9,63 𝑘𝑉/𝐴 
𝑖𝑠𝑖𝑔 =
𝑣𝑠𝑖𝑔
1𝑘
 
𝐴𝑣 = −9,63 𝑉/𝑉 
c) 
𝑅𝑖 = 826 𝛺 
𝑅𝑖𝑓 = 30,79 𝛺 
𝑅𝑖𝑛 = 31,77 𝛺 
 
d) 
𝑅𝑜 = 2𝑘 ∥ 10𝑘 ∥ 1𝑘 = 625 𝛺 
𝑅𝑜𝑓 = 23,3 𝛺 
𝑅𝑜𝑢𝑡 = 23,86 𝛺 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2) Determine a expressão do ganho 𝑉0/𝑉𝑖𝑛 do circuito abaixo: 
 
 
 
 
Resposta: 
 O segundo bloco do circuito opera como um somador inversor, cuja função da saída é 
conhecida, enquanto que o primeiro é um não-inversor que precisa ser equacionado. Assim: 
𝐼𝑅1 = 𝐼𝑅2 =
𝑉𝑖𝑛
𝑅1
 
𝑉𝑎 = 𝑉𝑅1 + 𝑉𝑅2 = 𝑉𝑖𝑛 +
𝑉𝑖𝑛𝑅2
𝑅1
 
𝐼𝑅3 =
𝑉𝑜1 − 𝑉𝑎
𝑅3
=
𝑉𝑜1
𝑅3
−
𝑉𝑖𝑛
𝑅3
−
𝑉𝑖𝑛𝑅2
𝑅1𝑅3
 
𝐼𝑅7 =
𝑉𝑎
𝑅7
=
𝑉𝑖𝑛
𝑅7
+
𝑉𝑖𝑛𝑅2
𝑅1𝑅7
 
𝐼𝑅3 = 𝐼𝑅2 + 𝐼𝑅7 
𝑉𝑜1
𝑅3
−
𝑉𝑖𝑛
𝑅3
−
𝑉𝑖𝑛𝑅2
𝑅1𝑅3
=
𝑉𝑖𝑛
𝑅1
+
𝑉𝑖𝑛
𝑅7
+
𝑉𝑖𝑛𝑅2
𝑅1𝑅7
 
𝑉𝑜1 = 𝑉𝑖𝑛𝑅3 (
1
𝑅1
+
1
𝑅7
+
𝑅2
𝑅1𝑅7
+
1
𝑅3
+
𝑅2
𝑅1𝑅3
) 
𝑉𝑜1 = 24𝑉𝑖𝑛 
N segundo estágio: 
𝑉𝑜 = −
𝑅6
𝑅4
(𝑉𝑖𝑛 + 𝑉𝑜1) = −250𝑉𝑖𝑛 
𝑉𝑜
𝑉𝑖𝑛
= −250 𝑉/𝑉 
 
 
 
 
 
Vin
R1
1kΩ
R2
10kΩ
R3
2kΩ
R4
1kΩ
R5
1kΩ
R6
10kΩ
R7
2kΩ
Vo
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3) Projete um oscilador que produza uma quadrada e triangular com frequência de 30 kHz e 
amplitude de ±5 𝑉 (os dois sinais). 
 
 
Observação: As questões 4) e 5) baseiam-se em um sensor genérico, com as seguintes características: 
• A saída do sensor varia de +100 𝜇𝑉 a +500 𝜇𝑉; 
• O sensor possui impedância de saída da ordem de 15 𝑀Ω; 
• A componente de mais alta frequência do sinal é de 100 Hz. 
 
4) Projete um circuito condicionador de sinal para o sensor, sabendo que a saída do mesmo deverá 
apresentar saída de -1 V a 1 V, proporcional ao sinal do sensor, ou seja, quando o sensor apresentar 
uma saída de +100 𝜇𝑉, espera-se um saída no condicionador de -1 V e quando a saída do sensor 
for de +500 𝜇𝑉, a saída do condicionador deverá ser de 1 V. Especifique um amplificador 
comercial a ser usado neste circuito e justifique sua resposta. 
 
5) Para que o sinal resultante do condicionador implementado na questão 4) possa ser adquirido por 
um determinado conversor A/D, é importante que o mesmo tenha um filtro anti-aliasing e que a 
sua amplitude excursione toda a faixa dinâmica do conversor. Dessa forma, é solicitado que se 
projete um filtro passa-baixa de segunda ordem, inversor, com ganho (em módulo) de 2,5 vezes 
e frequência de corte de acordo com a frequência do sensor. 
 
 
6) Para o circuito ao lado, considerando 
Vt = 1,2 V e kn
′ = 500
μA
V2
, 
𝑊
𝐿
=
12
0,8
 , 
determine o ganho de tensão 𝑣𝑜/𝑣𝑠𝑖𝑔 
do amplificador: 
 
 
 
Respostas: 
𝑉𝐺𝑆 = 2,49 𝑉 
𝑔𝑚 = 9,69 𝑚𝐴/𝑉 
𝑖1 = 13 𝜇𝑣𝑠𝑖𝑔 
𝑣𝑜
𝑣𝑠𝑖𝑔
= −5,61 𝑉/𝑉 
 
R3
2kΩ
R1
10kΩ
C2
1mF
RL
1kΩ
Vsig
VCC
15V
Q1
R2
500kΩ
C1
1µF
 vo
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7) Para o circuito a seguir, determine: 
a) Tipo de realimentação do amplificador; 
b) Ganho em malha fechada do amplificador 𝑣𝑜/𝑣𝑠𝑖𝑔; 
c) Resistências de entrada; 
 
 
 
Respostas (considerando ℎ𝑓𝑒 = 150): paralelo-paralelo 
→ Polarização: 
𝑉𝑇ℎ = 6 𝑉 
𝑅𝑇ℎ = 7,5 𝑘Ω 
𝐼𝐵 = 58,5 𝜇𝐴 
𝑟𝑒 = 2,83 Ω 
 
→ Realimentação: 
𝑟11 = 15 𝑘Ω 
𝑟22 = 15 𝑘Ω 
𝛽 = −66,7 𝜇𝐴/𝑉 
 
→ Circuito A: 
𝑖𝑏1 = 0,39𝑖𝑖 
𝑖𝑏2 = −3,21𝑖𝑖 
𝑖𝑏3 = 26,7𝑖𝑖 
𝐴 = −1,31 𝑀𝑉/𝑉 
𝐴𝑓 = −14,83 𝑘𝑉/𝐴 
𝐴𝑣 =
𝑣𝑜
𝑣𝑠𝑖𝑔
= −14,83 𝑉/𝑉 
Q1
BC547A
Vsig
R1
1kΩ
R2
30kΩ
R3
10kΩ
R4
500Ω
R5
50Ω
R6
500Ω
C1
1mF
C2
1mF
VCC
12V
VSS
-12V
VCC
12V
VSS
-12V
Q2
BC547A
R7
30kΩ
R8
10kΩ
R9
500Ω
R10
50Ω
R11
500Ω
C3
1mF
C4
1mF
VCC
12V
VCC
12V
VSS
-12V
VSS
-12V
Q3
BC547A
R12
30kΩ
R13
10kΩ
R14
500Ω
R15
50Ω
R16
500Ω
C5
1mF
C6
1mF
VCC
12V
VCC
12V
VSS
-12V
VSS
-12V
R17
1kΩ
C7
1F
C8
1mF
R18
15kΩ
Vo
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→ Resistências de entrada: 
𝑅𝑖 = 3,07 𝑘Ω 
𝑅𝑖𝑓 = 34,9 Ω 
𝑅𝑖𝑛 = 36,16 Ω