Resolução Detalhada de Circuito Eletrônico com Amplificadores Operacionais e Diodos - Análise e Cálculos

De acordo com o circuito mostrado a seguir responda as questões propostas Considere o diodo D2 um diodo de silício a tensão direta do LED D1 igual a 22V e a tensão zener do diodo D3 igual a 51V Observação Todos os cálculos realizados na resolução da questão devem ser demonstrados com o máximo de detalhamento a Calcule o valor das tensões medidas pelas probes V2 e V1 10 b Explique com suas palavras porque a queda de tensão no resistor R2 é praticamente zero 10 c Qual é a configuração de cada amplificador operacional utilizado no circuito 10 d Calcule o valor da tensão medida pela probe V5 10 e Calcule o valor da tensão medida pela probe V6 10 f Calcule o valor da tensão medida pela probe Vout 10 g Calcule o valor da potência dissipada pela carga Resistor R6 10 h Se fosse necessário regular a tensão medida pela probe V6 em aproximadamente 51V o que seria alterar no circuito 10 i Calcule o valor da corrente do diodo zener Iz D3 10 j Calcule o valor da potência dissipada pelo resistor R4 10 a De acordo com a lei de Ohm 𝑉2 𝐼1 𝑅1 𝑉2 10 103 300 𝑉2 3 V Considerando que a tensão no LED é de 22 V 𝑉1 𝑉2 𝑉𝐷1 𝑉1 3 22 𝑉1 22 V b Consideramos a impedância de entrada do amplificador operacional como infinita ou seja não há corrente fluindo pela resistência 𝑅2 na entrada positiva do AMPOP Como não há corrente também consideramos que não há queda de tensão no resistor de acordo com a lei de Ohm c AMPOP U1 Seguidor de tensão AMPOP U2 Amplificador nãoinversor AMPOP U3 Seguidor de tensão d Consideramos que as tensões nas entradas positiva e negativa são iguais 𝑉 𝑉 Portanto 𝑉4 𝑉3 𝑉1 3 V Considerando mais uma vez que não há corrente na entrada do AMPOP temos que 𝑉5 𝑉4 30 𝑉4 10 𝑉5 𝑉4 3𝑉4 𝑉5 4𝑉4 𝑉5 12 V e A associação do Diodo Zener com o Diodo de Silício funciona como regulador de tensão mantendo a tensão constante quando essa é maior que o limiar 𝑉6 51 07 58 V f Mais uma vez consideramos que as tensões nas entradas positiva e negativa são iguais portanto 𝑉𝑜𝑢𝑡 𝑉6 58 V g A potência na carga é 𝑃𝐿 𝑉𝑜𝑢𝑡 2 𝑅6 𝑃𝐿 582 1000 3364 mW h Para alterar o valor da regulagem para esse valor bastaria remover o diodo de silício já que o diodo Zener tem tensão de ruptura igual a 51 V Como a tensão de saída seria igual a tensão Zener esta ficaria regulada nesse valor i Como não há corrente na entrada do AMPOP a corrente do Zener é igual a corrente no resistor 𝑅5 𝐼𝑍 𝐼𝑅5 𝑉5 𝑉6 𝑅6 𝐼𝑍 12 58 220 𝐼𝑍 282 mA j 𝑃𝑅4 𝑉5 𝑉42 𝑅4 𝑃𝑅4 92 30000 𝑃𝑅4 27 mW