Prova de Circuitos Eletrônicos - PUCPR - Análise de Diodos e Fontes de Alimentação

PUCPR ESCOLA POLITÉCNICA ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Projeto de Circuitos Eletrônicos 14 PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO PARANÁ ESCOLA POLITÉCNICA DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO CURSO DE ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO 2248 PROJETO DE CIRCUITOS ELETRÔNICOS PL0501004A P R I M E I R A A V A L I A Ç Ã O Aluno G A B A R I T O Data 09 04 2024 1 Semestre N Instruções para a Prova A interpretação das questões é parte da avaliação Logo não se responde a perguntas durante a realização da prova Leia atentamente toda a prova antes de resolvêla Coloque seu nome Não utilizar folhas adicionais ou rascunhos Não serão permitidas consultas aos colegas professor ou a qualquer fonte 1 Qual o comportamento de um diodo ideal quando polarizado diretamente e quando polarizado reversamente 05 UM DIODO QUANDO POLARIZADO DIRETAMENTE COMPORTASE COMO UM CURTOCIRCUITO QUANDO POLARIZADO REVERSAMENTE COMPORTASE COMO UM CIRCUITO ABERTO 2 Dado um material tipo p descreva quem é o portador majoritário e quem é o portador minoritário 05 PARA UM MATERIAL TIPO p OS PORTADORES MAJORITÁRIOS SÃO AS lacunas E OS PORTADORES MINORITÁRIOS SÃO OS elétrons 3 Defina o que vem a ser material intrínseco 05 MATERIAL INTRÍNSECO É O MATERIAL SEMICONDUTOR PURO QUE NÃO RECEBEU NENHUM DOPANTE 4 Dado o circuito abaixo utilizando diodo de silício determinar VOUT e ID Dados IIN 20mA R1 22kΩ R2 12kΩ 05 Duas formas de resolução Primeira por divisor de corrente e segunda por divisor de tensão fazendo a conversão de uma fonte de Norton para uma fonte de Thévenin I2 ID R1 R1 R2 x IIN I2 1290mA VOUT ID x R2 VTH VOUT 1480V VIN IIN x R1 VIN 44V VOUT R2 R1 R2 x VIN VTH VOUT 1480V ID VIN R1 R2 ID 1294mA Projeto de Circuitos Eletrônicos primeira avaliação PUCPR ESCOLA POLITÉCNICA ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Projeto de Circuitos Eletrônicos 24 5 Mostrar o circuito de uma fonte de alimentação com retificação em onda completa em ponte para operar com tensão de entrada de 127V 10 6 A partir da questão 5 desenvolver uma fonte de alimentação com entrada para 127V e saída VOUT de 15VDC para corrente de 1A Calcular a tensão secundária do transformador e seus capacitores a carga máxima para se obter a corrente especificada para uma regulação de 10 15 VSEC VDC 2 2 x VTH logo VSEC 120V RL VDC IDC 15 1 logo RL 15Ω Cálculo de C1 C1 T RL x Reg onde T 833ms 120Hz C1 833 x 103 15 x 01 logo C1 55533 μF O valor de C2 será de 100nF 7 A partir do circuito da questão 5 inserir um circuito regulador de tensão utilizando diodo zener para uma saída de 9V 10 8 Calcular o valor de RZ para uma carga variável 15 Tensão de saída da fonte de alimentação regulada para VIN 15V 1A VOUT 9VDC Variação da carga de 50Ω a 40kΩ Características do diodo Zener VZ 9V IZMAX500mA CÁLCULO DE RZ Levandose em conta que a tensão de entrada da rede e consequentemente a tensão do secundário do transformador que é fixa e que existe uma carga RL variável sendo alimentada pelo circuito a configuração do circuito de regulação utilizando diodo zener será do tipo CARGA VARIÁVEL e TENSÃO DE ENTRADA CONSTANTE Projeto de Circuitos Eletrônicos primeira avaliação PUCPR ESCOLA POLITÉCNICA ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Projeto de Circuitos Eletrônicos 34 CÁLCULO DA CORRENTE MÁXIMA E MÍNIMA EXIGIDA PELA CARGA RL PARA UMA TENSÃO DE SAÍDA VOUT 9V Uma vez que a carga RL varia de 50Ω a 40kΩ a corrente irá variar de 180mA máxima à 225μA mínima para tensão de 9V Observase que a tensão do secundário do transformador poderia ser menor e a corrente do diodo zener também poderia ser menor A corrente do transformador está adequada para o circuito CÁLCULO DA CORRENTE IZmin Como RL é variável e VZ é constante esta condição é mais crítica no caso em que RL assume o seu valor mínimo RLm ou seja quando a corrente na carga é máxima e IT é mínima ITmin IZmin IRLM logo a corrente total mínima será ITmin 50 x 103 180 x 103 logo ITmin 230mA CÁLCULO DA RESISTÊNCIA MÁXIMA RZM RZM VIN VZ IZm IRLM logo RZM 15 9 230 x 103 onde RZM 2610Ω CÁLCULO DA CORRENTE IZMÁX Neste caso esta condição é mais crítica por RL assumir seu valor máximo RLM quando a corrente da carga é mínima IRLm e a corrente IT é máxima ITMAX IZMAX IRLm logo a corrente total máxima será ITMAX 500 x 103 225 x 103 logo ITMAX 500225mA CÁLCULO DA RESISTÊNCIA MÁXIMA RZmin RZm VIN VZ IZM IRLm logo RZm 15 9 500225 x 103 logo RZm 1199Ω A resistência RZ terá o valor RZm RZ RZM logo RZ 1904Ω Os capacitores C3 e C4 serão respectivamente C3 1200µF em torno de 20 do capacitor C1 e C4 100nF este utilizado para eliminar ruídos de AF 9 Dado o circuito ceifador abaixo diga qual é o tipo do mesmo É inserido um sinal senoidal de 60Hz e amplitude de 10VPP Mostrar a forma de onda na saída e mostrar o circuito equivalente Considerar o diodo do tipo ideal 10 TIPO Ceifador não polarizado NEGATIVO Projeto de Circuitos Eletrônicos primeira avaliação PUCPR ESCOLA POLITÉCNICA ENGENHARIA DE COMPUTAÇÃO Projeto de Circuitos Eletrônicos 44 10 Dado o circuito grampeador para um sinal senoidal VIN 30VPP a uma frequência de f 1kHz e VBAT 10V mostrar o sinal de saída e o valor do deslocamento Dado C 10μF e R 10kΩ 20 Entrada Saída No semiciclo positivo temos VIN 15VP Dessa forma o capacitor C começa a carregar e o diodo D está diretamente polarizado em relação a tensão VIN Neste caso a resistência de R é nula porém a fonte DC VBAT força 10V no sentido contrário fazendo com que o capacitor C carregue a diferença de VIN e VBat que será de 5V e a tensão de saída VOUT será de 93V ou 10V No semiciclo negativo VIN será 15VP e o diodo D estará polarizado reversamente não conduzindo Assim a tensão de saída VOUT será a soma de VIN VCAP logo VOUT será 207V ou 20V