Lista de Exercícios: Diodo - Eletrônica Analógica I

UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 114 1 Para os circuitos mostrados na figura abaixo diodo ideal encontre os valores de tensões e correntes indicados 2 Um regulador de tensão paralelo Shunt utiliza um diodo zener cuja tensão é 51 V para uma corrente de 50 mA e resistência incremental de 7 Ω O regulador é alimentado por uma tensão nominal de 15 V através de um resistor de 200 Ω a Qual a tensão de saída sem carga b Encontre a regulação de linha e c a regulação de carga 3 Considere um circuito retificador em ponte com um capacitor de filtro em paralelo com um resistor de carga de 100 Ω para o caso da alimentação de um secundário de transformador de 12Vrms e 60Hz Assumindo VD 08 V na condução a encontre o valor do capacitor para uma tensão máxima de Ripple de 1 Vpp picoapico b Qual a tensão média DC de saída Encontre c a corrente média DC na carga d o ângulo de condução dos diodos e corrente média nos diodos f corrente máxima nos diodos e g a tensão reversa máxima nos diodos PIV 4 a Desenhe a forma de onda da saída para o circuito da Figura 1a diodo ideal Desenhe o gráfico de Vo X Vi para o circuito da Figura 1b UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 214 a b Figura 1 5 Para a porta lógica da figura a abaixo assumindo os diodos ideais e os níveis de entrada de 0 e 5V a encontre o valor de R tal que a corrente requerida de cada fonte do sinal de entrada não exceda 02 mA b Repita o problema para a figura b abaixo 6 Projete o circuito carregador de bateria mostrado abaixo considerando o diodo ideal no qual a corrente flui para a bateria de 12V em 20 do período do sinal de entrada e possui um valor médio de 100mA a Que valor picoapico de tensão senoidal na entrada é requerido b Qual o valor de R c Qual o valor de pico de iD d Que tensão de pico reverso PIV o diodo deverá suportar 7 Para o circuito mostrado na figura abaixo ambos os diodos são idênticos que conduz 10mA para 07V e 100mA para 08V Encontre o valor de R para V 50mV 8 Um regulador paralelo Shunt utiliza um Zener de 91V Vz 91V para Iz 9mA com rz 30Ω e Izk 03mA A tensão nominal de alimentação do regulador é 15V mas pode variar 10 a Para este diodo qual o valor de Vzo Para uma resistência nominal de carga de 1KΩ e corrente nominal Zener de 10mA b qual corrente flui da fonte de tensão através do resistor R Para o valor nominal da fonte de alimentação c selecione um valor de um dígito significante apenas para o resistor R de tal maneira a ter pelo menos a corrente calculada no item anterior d Qual saída nominal de tensão resulta para o valor de R calculado e Para uma variação de 10 na tensão de alimentação qual a variação de tensão na saída f Se a corrente na carga é reduzida de 50 qual o incremento no valor da tensão de saída UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 314 g Qual o menor valor da resistência de carga que pode ser tolerado enquanto mantém a regulação quando a fonte de tensão de entrada está em seu valor mais baixo h E que tensão de saída neste caso resulta 9 Projetar um retificador de ondacompleta com dois diodos 07 V quando conduzindo e filtro RC de saída para obterse uma tensão DC de saída de 15 V com uma ondulação de 1V Ripple para um resistor de 150 Ω O retificar é alimentado por um transformador cuja tensão do primário é 120 Vrms por 60 Hz a Especifique a tensão em RMS que deve ter o secundário do transformador b Encontre o valor requerido para o capacitor c Encontre a máxima tensão reversa que aparecerá nos diodos d Encontre a corrente média de condução dos diodos e Calcule a corrente máxima que dever suportar os diodos 10 a Desenhe a forma de onda da saída para o circuito da Figura abaixo diodo ideal b Desenhe o gráfico de Vi X Vo para o circuito da Figura 1b diodo ideal a b 11 O Circuito abaixo deve apresentar voDC voDC 15V para uma tensão de ondulação máxima de 1Vpp Nestas condição deverá suprir uma corrente para o resistor R de 200mA considere o diodo com 07V constante na condução a Especifique a tensão em RMS que deve ter o secundário do transformador b Encontre o valor requerido para o capacitor e resistor c Encontre a máxima tensão reversa que aparecerá nos diodos d Encontre a corrente média de condução dos diodos e Calcule a corrente máxima que dever suportar os diodos 12 a Qual o nível de tensão DC na saída do circuito da Figura abaixo a diodo ideal para vi senoidal com 10 Vrms 10KHz b Desenhe o gráfico de vo X vi para o circuito da Figura abaixo b diodo on 07 V e zener de 82V constante na condução 1KΩ 3KΩ vi vo b b UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 414 13 Para os circuitos das figuras abaixo esboce o gráfico da tensão de saída para a tensão de entrada indicada Diodos ideais 14 Um regulador Shunt utiliza um Zener de 91V Vz 91V para Iz 9mA com rz 30Ω e Izk 03mA A tensão nominal de alimentação do regulador é 15V mas pode variar 10 a Para este diodo qual o valor de Vzo Para uma resistência nominal de carga de 1KΩ e corrente nominal Zener de 10mA b qual corrente flui da fonte de tensão através do resistor R Para o valor nominal da fonte de alimentação c selecione um valor de um dígito significante apenas para o resistor R de tal maneira a ter pelo menos a corrente calculada no item anterior d Qual saída nominal de tensão resulta para o valor de R calculado e Para uma variação de 10 na tensão de alimentação qual a variação de tensão na saída f Se a corrente na carga é reduzida de 50 qual o incremento no valor da tensão de saída g Qual o menor valor da resistência de carga que pode ser tolerado enquanto mantém a regulação quando a fonte de tensão de entrada está em seu valor mais baixo h E que tensão de saída neste caso resulta 15 Considere um circuito retificador em ponte com um capacitor de filtro em paralelo com um resistor de carga de 100 Ω para o caso da alimentação de um secundário de transformador de 15Vrms e 60Hz Assumindo VD 09 V na condução a encontre o valor do capacitor para uma tensão máxima de Ripple de 15 Vpp picoapico b Qual a tensão média DC de saída Encontre c o ângulo de condução do diodo d a corrente média no diodo e a corrente máxima no diodo e f a tensão reversa máxima no diodo PIV 16 Um regulador Shunt utiliza um Zener de 95V Vz 95V para Iz 9mA com rz 30Ω e Izk 03mA A tensão nominal de alimentação do regulador é 15V mas pode variar 10 a Para este diodo qual o valor de Vzo Para uma resistência nominal de carga de 1KΩ e corrente nominal Zener de 10mA b qual corrente flui da fonte de tensão através do resistor R Para o valor nominal da fonte de alimentação c determine o valor do resistor R de tal maneira a ter pelo menos a corrente calculada no item anterior d Qual saída nominal de tensão resulta para o valor de R calculado e Para uma variação de 10 na tensão de alimentação qual a variação de tensão na saída f Se a corrente na carga é reduzida de 50 qual o incremento no valor da tensão de saída g Qual o menor valor da resistência de carga que pode ser tolerado enquanto mantém a regulação quando a fonte de tensão de entrada está em seu valor mais baixo h E que tensão de saída neste caso resulta 17 No circuito mostrado na figura abaixo ambos os diodos apresentam n 1 mas D1 tem dez vezes a área de junção de D2 a Para ID1 1mA que valor de V resulta b Para obter um valor de V 50mV qual corrente ID1 é necessária UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 514 18 Qual o nível de tensão DC na saída do circuito da Figura abaixo diodo ideal para vi senoidal com 6 Vrms 10KHz 19 Desenhe o gráfico de Vo X Vi para o circuito da Figura abaixo diodo ideal 20 Para os circuitos das figuras abaixo esboce o gráfico da tensão de saída para a tensão de entrada indicada Diodos ideais 21 Desenhe o gráfico da característica vo X vi para o circuito da Figura abaixo diodo on 07 V e zener de 82V constante na condução 22 Para a porta lógica da figura a abaixo assumindo os diodos ideais e os níveis de entrada de 0 e 5V a encontre o valor de R tal que a corrente requerida de cada fonte do sinal de entrada não exceda 02 mA b Repita o problema para a figura b abaixo UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 614 23 Projete o circuito carregador de bateria mostrado abaixo considerando o diodo ideal no qual a corrente flui para a bateria de 12V em 20 do período do sinal de entrada para vs mostrado na figura ao lado e possui um valor médio de 100mA a Que valor Vsp de tensão da onda de sinal de entrada é requerido b Qual o valor de R c Qual o valor de pico de iD d Que tensão de pico reverso PIV o diodo deverá suportar 24 Para o circuito mostrado na figura abaixo ambos os diodos são idênticos que conduz 10mA para 07V e 100mA para 08V Encontre o valor de R para V 50mV 25 Um regulador paralelo Shunt utiliza um Zener de 93V Vz 91V para Iz 9mA com rz 30Ω e Izk 03mA A tensão nominal de alimentação do regulador é 15V mas pode variar 12 a Para este diodo qual o valor de Vzo Para uma resistência nominal de carga de 1KΩ e corrente nominal Zener de 10mA b qual corrente flui da fonte de tensão através do resistor R Para o valor nominal da fonte de alimentação c selecione um valor de um dígito significante apenas para o resistor R de tal maneira a ter pelo menos a corrente calculada no item anterior d Qual saída nominal de tensão resulta para o valor de R calculado e Para uma variação de 10 na tensão de alimentação qual a variação de tensão na saída f Se a corrente na carga é reduzida de 50 qual o incremento no valor da tensão de saída g Qual o menor valor da resistência de carga que pode ser tolerado enquanto mantém a regulação quando a fonte de tensão de entrada está em seu valor mais baixo h E que tensão de saída neste caso resulta 26 a Desenhe a forma de onda da saída para o circuito da Figura a abaixo diodo ideal b Desenhe o gráfico de Vo X Vi para o circuito da Figura b abaixo diodo 07 V de queda da condução a b UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 714 27 a Para o circuito da Figura a abaixo diodo ideal determine Vx para que se tenha Vit 11 senωt Volts e Vot 7 11 senωt Volts b Desenhe o gráfico de Vo X Vi para o circuito da Figura b abaixo diodo ideal Figura 2 a Figura 2 b 28 Desenhe o gráfico da característica vi X vo para o circuito da Figura abaixo diodo on 07 V e zener de 82V constante na condução 29 No circuito mostrado na figura abaixo ambos os diodos apresentam n 12 mas D1 tem dez vezes a área de junção de D2 a Para ID1 1mA que valor de V resulta b Para obter um valor de V 25mV qual corrente ID1 é necessária 30 Para os circuitos das figuras abaixo esboce o gráfico da tensão de saída para a tensão de entrada indicada Diodos ideais 31 Um regulador Shunt utiliza um Zener de 91V Vz 90V para Iz 9mA com rz 35Ω e Izk 02mA A tensão nominal de alimentação do regulador é 12V mas pode variar 12 a Para este diodo qual o valor de Vzo Para uma resistência nominal de carga de 1KΩ e corrente nominal Zener de 10mA b qual corrente flui da fonte de tensão através do resistor R c Qual saída nominal de tensão com a carga resulta para o valor de R calculado d Para uma variação de 12 na tensão de alimentação qual a UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 814 variação de tensão na saída e Se a corrente na carga é reduzida de 30 qual o incremento no valor da tensão de saída f Qual o menor valor da resistência de carga que pode ser tolerado enquanto mantém a regulação quando a fonte de tensão de entrada está em seu valor mais baixo g E que tensão de saída neste caso resulta 32 Para o circuito da figura abaixo se mais dois diodos idênticos são colocados em paralelo na saída qual a variação de tensão na saída Assumir n1 33 Projete o circuito carregador de bateria mostrado abaixo considerando o diodo ideal no qual a corrente flui para a bateria de 12V em 35 do período do sinal de entrada para vs mostrado na figura ao lado e possui um valor médio de 100mA a Que valor Vsp de tensão da onda de sinal de entrada é requerido b Qual o valor de R 34 Para os circuito da figura abaixo calcule V e I para a VA 8V VB 5V b VA 8V e VB 7V diodos ideais 35 Projetar um retificador de ondacompleta com dois diodos 07 V quando conduzindo e filtro RC de saída para obterse uma tensão DC de saída de 15 V com uma ondulação de 1V Ripple para um resistor de 150 Ω O retificador é alimentado por um transformador cuja tensão do primário é 120 Vrms por 60 Hz a Especifique a tensão em RMS que deve ter o secundário do transformador b Encontre o valor requerido para o capacitor c Encontre a máxima tensão reversa que aparecerá nos diodos d Encontre a corrente média de condução dos diodos e Calcule a corrente máxima que dever suportar os diodos 36 Para o circuito da figura abaixo se mais um diodo idêntico e colocados em paralelo na saída qual o valor de n se a variação de tensão na saída é igual a 50mV 37 2 pts A figura a abaixo mostra um circuito para um voltímetro AC considerar o diodo como modelo de queda de tensão constante igual a 1V Ele utiliza um medidor de bobina móvel que apresenta uma medida em fundo de escala quando a média de corrente que flui através dele é de 1mA O medidor de bobina móvel apresenta uma resistência de UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 914 50Ω Encontre o valor de R que fará com que o medidor apresente uma medida de fundo de escala quando a forma de onda na entrada é como a que está mostrada na figura b abaixo a b 38 Para o circuito da figura abaixo calcule V e I para a VA 8V VB 5V b VA 8V e VB 75V Considerar o modelo linear por partes Os diodos são idênticos e apresentam 1mA para 065V com rD 30Ω 39 a Para o circuito da Figura a abaixo diodo ideal determine Vx para que se tenha a média da tensão de saída igual a A quando a entrada é uma forma de onda mostrada na figura b abaixo considere diodo ideal a b 40 Projetar um retificador de ondacompleta em ponte 07 V quando conduzindo e filtro RC de saída para obterse uma tensão DC de saída de 10 V com uma ondulação de 05V Ripple para um resistor de 150 Ω O retificador é alimentado por um transformador cuja tensão do primário é 120 Vrms por 60 Hz a Especifique a tensão em RMS que deve ter o secundário do transformador b Encontre o valor requerido para o capacitor c Encontre a máxima tensão reversa que aparecerá nos diodos d Encontre a corrente média de condução dos diodos e Calcule a corrente máxima que dever suportar os diodos 41 Para o circuito da figura abaixo se mais 2 diodos idêntico são colocados em paralelo na saída qual é a variação de tensão na saída se n 182 2 senω t UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 1014 42 Considere o circuito da figura abaixo diodos ideais com as entradas A B C e D podendo assumir somente os valores de tensões de 5V um lógico e 0 zero lógico a Encontre a expressão lógica booleana para a saída Y b Projete o circuito RA e Ro para apresentar as seguintes especificações Com uma carga conectada em Y e aterrada de 100KΩ a tensão de saída deverá ser pelo menos 4V quando em estado lógico alto e no máximo 1V quando em estado lógico baixo Minimize a corrente exigida da fonte de 5V conectada em RA c Qual a corrente máxima exigida da fonte de 5V conectada em RA e qual a menor 43 Projete o circuito da Figura abaixo tal que VO3V quando IL0 e VO VO varie 40mV a cada variação de 1mA de corrente IL na carga Encontre o valor de R e a área de junção de cada diodo assumir os quatros diodos iguais relativo a um diodo com 07V de queda de tensão por uma corrente de 1mA Assumir n1 para todos os diodos VCC15V 44 Considere o circuito retificador mostrado na figura abaixo diodo de 07V para 1mA e 01V de variação de tensão para cada década de variação de corrente Encontre o valor de Vi para VOa 01V b 1V c 5V e d 10V UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 1114 Respostas 1 a V10V I2mA b V75V I0 c V10V I4mA d V10V I0 e V1V I6mA f V103V I53mA g V0V I1mA h V103V I43mA i V25V I0375mA j V25VI0V 2 a V051V b Regulação de Linha 3382mVV c Regulação de carga 68mVmA 3 a c128mF b VODC1487V c I201487V d θ207º e IDAV1443A f IDMAX2738A g PIV1617V 4 Desenho 5 a R25kΩ b R25kΩ 6 a 2967Vpp b R3752Ω c I1MAX0755A d PIV2683V 7 a n17372 R2081Ω 8 a VZ0883V b IRmax1913mA c R3068Ω d V0913V e V0260V f V012477mV g Rmin5935Ω h V28839V 9 a 2362 Vrms b c4444µF c PIV327V d IDmedia0728A e IDmax1357A UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 1214 10 Desenho 11 a VSP1146 VRMS b R75Ω c172mF c PIV317V d IDmedio1949A e IDmax3698A 12 a V0DC111421V b 13 Desenho 14 a VZ0883V b IRmax1913mA c R3068Ω d V0913V e V0260V f V012477mV g Rmin5935Ω h V28839V 15 a c10785µF b V0DC18663V c Â2253º d IL1744A e IL3295A f PIV2031 16 a VZ0923V b IRmax1953mA c R280Ω d V095293V e V14133mV f V01291mV g Rmin61932Ω h V2924V 17 a V01125V b IDI575mA 18 a VODC1148V 19 Desenho 20 Desenho 21 Desenho UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 1314 22 a R25KΩ b R25KΩ 23 a VSP20V b R8Ω c IDmax1A d PIV32V 24 a R2081Ω 25 a VZ0903V b IRmax1933mA c R2933Ω d V0933V e V3522mV f V0127mV g Rmin6509Ω h V29039V 26 Desenho 27 a Vx4V 28 Desenho 29 a V1350mV b IDI813mA 30 Desenho 31 a VZ08685V b IR19035mA c V09035V d V02570V e V07746mV f R7531Ω g V08692V 32 a V2747mV 33 a VSP20V b R24Ω 34 a V6667V I0 b V8V I0 35 a VS118Vrms b c444µF c PIV327V d IDmed0728A UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA ELETRÔNICA ANALÓGICA I DIODO LISTA DE EXERCÍCIOS PROF CELSO JOSÉ FARIA DE ARAÚJO celsoaraujoudescbr 1414 e IDmax1357A 36 a n288 37 a R5899Ω 38 a V709V I0 b V872V I966µA 39 a Vx05A 40 a Vs84145 V b c58333 µF c PIV231V d IDmed057388A e IDmax107776A 41 a V50mV 42 a Y ABCD b RA25KΩ R066666KΩ c IDmed40µA IDmax160µA 43 a R484KΩ I25mA IS1IS2034 44 a V0 01V Vi07V b V0 1V Vi17V c V0 5V Vi577V d V0 10V Vi108V