AS - Eletrônica Aplicada 2020_2 - b - 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
5kΩ
R2
10kΩ
R3
1kΩ
50kΩ 500 Vid
 +
Vid
 -
2kΩ
10kΩ
R5
 +
Vo
 -
R4
1kΩ
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Resposta: 
a) Série-paralelo 
 
b) 
𝑅11 = 5𝑘 ∥ 10𝑘 = 3,33 𝑘𝛺 
𝑅22 = 5𝑘 + 10𝑘 = 15 𝑘𝛺 
𝛽 = 0,333 𝑉/𝑉 
𝐴 =? 
𝑉𝑖𝑑 =
𝑣𝑖 ∙ 50𝑘
10𝑘 + 50𝑘 + 3,33𝑘
= 0,789𝑣𝑖 
𝑣𝑜 =
500 ∙ 0,798𝑣𝑖 ∙ (1𝑘 ∥ 15𝑘)
2𝑘 + 1𝑘 + (1𝑘 ∥ 15𝑘)
= 93,9𝑣𝑖 
𝐴 =
𝑣𝑜
𝑣𝑖
= 93,9 𝑉/𝑉 
𝐴𝑓 =
𝑣𝑜
𝑣𝑠𝑖𝑔
= 2,91 𝑉/𝑉 
c) 
𝑅𝑖 = 10𝑘 + 50𝑘 + 3,33 = 63,33 𝑘𝛺 
𝑅𝑖𝑓 = 2,04 𝑀𝛺 
𝑅𝑖𝑛 = 2,04 𝑀𝛺 
 
d) 
𝑅𝑜 = 3𝑘 ∥ 15𝑘 ∥ 1𝑘 = 714,3 𝛺 
𝑅𝑜𝑓 = 22,1 𝛺 
𝑅𝑜𝑢𝑡 = 22,6 𝛺 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2) Determine a expressão do ganho 𝑉0/𝑉𝑖𝑛 do circuito abaixo: 
 
 
 
Resposta: 
 Devido ao curto-circuito virtual na entrada do primeiro amplificador, a entrada 𝑉𝑖𝑛 é 
“forçada” a zero. Com isso, considerando amplificadores ideais, a saída 𝑉𝑜 deve permanecer em 
0 𝑉. 
 Para que este circuito opere de fato como um amplificador linear, é necessário inserir um 
resistor junto à entrada de sinal. 
 
 
3) Projete um oscilador que produza uma quadrada e triangular com frequência de 5 kHz e amplitude 
de ±8 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 −500 𝜇𝑉 a +500 𝜇𝑉; 
• O sensor possui impedância de saída da ordem de 2 𝑀Ω; 
• A componente de mais alta frequência do sinal é de 500 Hz. 
 
4) Projete um circuito condicionador de sinal para o sensor, sabendo que a saída do mesmo deverá 
apresentar saída de 0 a 2 V, proporcional ao sinal do sensor, ou seja, quando o sensor apresentar 
uma saída de −500 𝜇𝑉, espera-se um saída no condicionador de 0 V e quando a saída do sensor 
for de +500 𝜇𝑉, a saída do condicionador deverá ser de 2 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, não-inversor, com ganho (em módulo) de 2,5 
vezes e frequência de corte de acordo com a frequência do sensor. 
 
Vin
R1
1kΩ
R2
10kΩ
R3
2kΩ
R4
1kΩ
R5
1kΩ
R6
10kΩ
R7
2kΩ
Vo
R8
10kΩ
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6) Para o circuito ao lado, considerando 
Vt = 1,5 V e kn
′ = 100
μA
V2
, 
𝑊
𝐿
=
40
0,8
 , 
determine o ganho de tensão 𝑣𝑜/𝑣𝑠𝑖𝑔 
do amplificador: 
 
 
Respostas: 
𝑉𝐺𝑆 = 3,05 𝑉 
𝑔𝑚 = 7,73 𝑚𝐴/𝑉 
𝑖1 = 10,9 𝜇𝑣𝑠𝑖𝑔 
𝑣𝑜
𝑣𝑠𝑖𝑔
= −4,58 𝑉/𝑉 
 
 
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; 
 
 
 
R3
2kΩ
R1
10kΩ
C2
1mF
RL
1kΩ
Vsig
VCC
15V
Q1
R2
500kΩ
C1
1µF
 vo
Q1
BC547A
Vsig
R1
1kΩ
R2
30kΩ
R3
15kΩ
R4
500Ω
R5
50Ω
R6
350Ω
C1
1mF
C2
1mF
VCC
15V
VSS
-15V
VCC
15V
VSS
-15V
Q2
BC547A
R7
30kΩ
R8
15kΩ
R9
500Ω
R10
50Ω
R11
350Ω
C3
1mF
C4
1mF
VCC
15V
VCC
15V
VSS
-15V
VSS
-15V
Q3
BC547A
R12
30kΩ
R13
15kΩ
R14
500Ω
R15
50Ω
R16
350Ω
C5
1mF
C6
1mF
VCC
15V
VCC
15V
VSS
-15V
VSS
-15V
R17
2kΩ
C7
1F
C8
1mF
R18
20kΩ
Vo
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Respostas (considerando ℎ𝑓𝑒 = 150): paralelo-paralelo 
→ Polarização: 
𝑉𝑇ℎ = 10 𝑉 
𝑅𝑇ℎ = 10 𝑘Ω 
𝐼𝐵 = 132 𝜇𝐴 
𝑟𝑒 = 1,25 Ω 
 
→ Realimentação: 
𝑟11 = 20 𝑘Ω 
𝑟22 = 20 𝑘Ω 
𝛽 = −50 𝜇𝐴/𝑉 
 
→ Circuito A: 
𝑖𝑏1 = 0,46𝑖𝑖 
𝑖𝑏2 = −4,02𝑖𝑖 
𝑖𝑏3 = 34,98𝑖𝑖 
𝐴 = −2,06 𝑀𝑉/𝑉 
𝐴𝑓 = −19,81 𝑘𝑉/𝐴 
𝐴𝑣 =
𝑣𝑜
𝑣𝑠𝑖𝑔
= −19,81 𝑉/𝑉 
 
→ Resistências de entrada: 
𝑅𝑖 = 3,58 𝑘Ω 
𝑅𝑖𝑓 = 34,47 Ω 
𝑅𝑖𝑛 = 35,71 Ω