Eletronica 1-2024-1-UACSA-Segunda Prova Teorica

Universidade Federal Rural de Pernambuco Unidade Acadˆemica do Cabo de Santo Agostinho Eletrˆonica 1 20241 Segunda Prova Teorica Prof Fernando Goncalves de Almeida Neto 1 Considere o circuito apresentado na Fig 1 a seguir Assuma que o transistor funciona na regiao ativa e que RC 4 3kΩ RE 6 8kΩ R1 R2 100kΩ VCC 15V β 200 VBE 0 7V e VT 25mV Considere que os capacitores de acoplamento possuem capacitˆancia muito elevada Figura 1 Figura referente a questao 1 Responda o que se pede a Considerando a polarizacao CC do circuito calcule i 30 As correntes de base IB de emissor IE e de coletor IC e as tensoes de base VB de emissor VE e de coletor VC b Considerando o modelo de pequenos sinais assuma α 0 995 re 26Ω e ro Calcule i 20 O ganho global Gv vo vi VV 2 Considere o circuito apresentado na Fig 2 a seguir Assuma VCC 15V ID 1mA a corrente de polarizacao no dreno R1 10MΩ R2 5MΩ Rsig 100kΩ RD 7 5kΩ e RL 7 5kΩ Vt 1V e kn W L 2mAV 2 Considere que os capacitores de acoplamento possuem capacitˆancia muito elevada e que o transistor opera no modo de saturacao Figura 2 Figura referente a questao 2 1 Responda o que se pede a Considerando a polarizacao CC calcule i 20 O valor de VS a tensao CC na fonte do transistor que garante que o transistor opera na saturacao e calcule o valor de RS b Considerando o modelo de pequenos sinais assuma RS 3kΩ gm 2mAV e ro Calcule i 10 A resistˆencia de entrada Rin ii 20 O ganho de tensao Av vo vi e esboce os sinais vi e vo na mesma figura quando vi 500sen2π 1000tmV Sua figura deve apresentar A identificacao clara dos eixos e das unidades B identificacao dos valores maximos e mınimos de vi e de vo na figura C identificacao do perıodo de cada sinal Equacoes uteis Transistor Bipolar de Juncao Modo Ativo α β β 1 iC αiE iE β 1iB iE iC iB Modelo de pequenos sinais Figura 3 Modelo T TBJ Transistor MOS Saturacao Condicao para a operacao na saturacao VGS Vt e VDS VGS Vt ID 1 2kn W L VGS Vt2 Modelo de pequenos sinais Figura 4 Modelo πhıbrido MOS 2 IE β1 IB 2001 48μ 0965 mA IC IE IB 0965m 48μ 0960 mA VE 68K IE 68K 0965 m 656 V VB VBE VE 07 656 726 V 15 VC 43K IC VC 15 43K 096m 1087 V b SINAL α 0995 re 26 Ω Para obter o ganho global Gv Vo Vi Vo α i 43K vi re 68K i i Vi re 68K substituindo Vo α Vi re 68K 43K Gv Vo Vi α 43K re 68K 0995 43K 26 68K Gv 063 V V I0 1mA Vc 1V Kn W L 2 mA V2 O TRANSISTOR OPERA NA SATURAÇÃO a Polarização CC VG 15 5M 10M 5M 5 V IG 0 A NA SATURAÇÃO VALE ID 12 Kn WL VGS Vt2 VS RD ID DESSA FORMA 1m 12 2m VG VS Vt2 1 5 VS 12 1 4 VS2 VS pode ser 5 V ou 3 V PARA SABER QUAL USAR TESTAMOS VGS Vt PARA O CASO EXISTIR CASO 1 VS 5V VG VS 5 5 Vt 1 NÃO FUNCIONA CASO 2 VS 3V VG VS 5 3 2 Vt 1 FUNCIONA USAMOS VS 3V PARA QUE HAJA SATURAÇÃO VDS VGS Vt VD VG Vt VD 5 1 4 V Podemos obter RS VS RS ID RS VsID 31m 3 3kΩ Note que VD 15 75k1m 75 V Que garante que está na saturação b SINAL 10mΩ 75kΩ gm 2mAV 100kΩ 75kΩ 5MΩ 3kΩ 75kΩ 100kΩ G D uS τ 10MΩ 5MΩ gmVGS S 3kΩ i Rin 10M 5M 10M 5M 10 5 M 50M15 10M3 333 MΩ ii ϑo 75k 75k gm ϑgs ϑi ϑgs 3k gm ϑgs ϑgs 1 3k gm logo Aϑ ϑo ϑi 75k 75k gm 1 3k gm 107 VV Gabarito da VA2 Eletrônica 1 tensão mV ϑ0 ϑi 535 1 500 025 05 025 1 t msg 500 535 T 1 msg ϑi 500 sen 2πjkt mV ϑo 107 500 sen 2πjkt m 535 sen 2πjkt 180 mV Nota que está sem escala no eixo da Tensão Para facilitar a visualização T 1k 1 msg Universidade Federal Rural de Pernambuco Unidade Acadˆemica do Cabo de Santo Agostinho Eletrˆonica 1 20241 Terceira Verificacao de Aprendizagem Prof Fernando Goncalves de Almeida Neto 1 Considere o circuito apresentado na Fig 1 a seguir Considere VSS VCC 15V Vt 1V e Kn W L 2mAV 2 Assuma que o transistor opera na regiao de saturacao e que ID 2mA Figura 1 Figura referente a questao 1 Responda o que se pede a 20 Considerando as informacoes disponibilizadas no enunciado projete os valores de RS e RD Use o valor mınimo de VDS que garante que o transistor opera na saturacao b 20 Use o modelo de pequenos sinais para calcular o ganho de tensao Av vo vi Assuma ro gm 2 8mAV RS 6 3kΩ e RD 8kΩ 2 Considere o circuito contendo um ampop na Fig 2 a seguir Figura 2 Figura referente a questao 2 a 20 Forneca a expressao de vo em funcao das entradas vi1 vi2 vi3 e dos resistores R1 R2 R3 e R4 Assuma um modelo de AmpOp ideal b 10 Considerando ainda o modelo de AmpOp ideal explique como se altera a expressao que vocˆe obteve no item anterior caso o resistor R4 seja substituıdo por um fio ideal no circuito da Fig 2 3 Considere que o circuito apresentado na figura a seguir esta no modo ativo Assuma VCC 15V VBB 10V VBE 0 7V RBB 10kΩ RC 1kΩ RE 5kΩ RL 1kΩ e β 100 1 Figura 3 Figura referente a questao 3 a 15 Obtenha o valor de IB IE e IC as corrente de base de emissor e de coletor na polarizacao CC respectivamente b 15 Considere que gm 72mAV rπ 1 4kΩ e ro Use o modelo πhıbrido de pequenos sinais para obter o ganho de tensao Av vo vi Equacoes uteis Transistor Bipolar de Juncao Modo Ativo α β β 1 iC αiE iE β 1iB iE iC iB Modelo de pequenos sinais Figura 4 Modelo πhıbrido TBJ Transistor MOS Saturacao Condicao para a operacao na saturacao VGS Vt e VDS VGS Vt ID 1 2kn W L VGS Vt2 Modelo de pequenos sinais Figura 5 Modelo πhıbrido MOS 2 Gabarito da VA3 Eletrônica 1 20241 1 a 15V Vt1V Kn 𝑾 2mAV² está na saturação logo Vai ID ½ KnWL VGS VT² Vamos olhar a polarização CC para projetar RD e RS 15V VG 0V e IG 0A 15 VD RD ID VS 15 RS ID ID ½ 2m VGS VT² ID 1m 0 VS VT² ID 1m VS VT² 2m 1m VS VT² VS 1² 2 VS 1² 2 VS 241 ou 041 V Teste para a definição do VS 1 Existência do Canal Caso 1 VS 041 V VGS 0 041 VT 1 Não funciona Caso 2 VS 241 V VGS 0 241 VT 1 Funciona Usamos VS 241 V VS 15 RS ID RS VS 15 ID 241 15 2m 63 kΩ Para termos o valor mínimo de VDS que coduza o transistor na saturação deveremos ter VDS VGS Vt VD VS VG VS Vt VD VG Vt VD 0 1 VD 1 V VDS 1 291 191V Usando VD 1 V em 15 VD RD ID RD 15 VD 15 1 8KΩ ID 2m b Sinal gm 28 mAV Av VO Vi VO gm Vgs 8K Vi Vgs 63k gm Vgs e Av VO Vi gm Vgs 8k Vgs 1 63kgm gm 8k 1 63kgm 12 V V a Por Superposição Desativando Vi2 Somador Inversor VO1 R1 R2 Vi1 R1 R3 Vi2 Desativando Vi1 e Vi2 Amplificador Não Inversor VO2 Vi3 1 R1 R2 R3 VO2 Vi3 1 R1 R2 R3 R2 R3 Juntando tudo VO VO1 VO2 VO R1 Vi1 R2 Vi2 R3 1 R1 R2 R3 R2 R3 Vi3 b Pela hipótese de que não há corrente nas terminais Inversor e Não Inversor do AmpOp com ou sem R4 conectado ao AmpOp a tensão na entrada NÃO INVERSORA será Vi3 Logo nada se altera no ganho se R4 for retirado β 100 Está no modo ativo VBE 07V a Equações IO 10K IB VBE 5K IE IF β 1 IB IO VBE 10K IB 5K β 1 IB 10 07 10K 5K 100 1 IB IB 10 07 10K 5K 100 1 19μA IE IB β 1 19μ 101 182 mA IC α IE 100 100 1 182m 1806 mA VE 5K IE 5K 182m 91 V VB VBE VE 07 91 98 V VC 15 1K IC 15 1K 1806 m 1319V x2 Desativando vxi2 Amplifcada Inversor Desativando vxi Amplificador ms Inversor VBE07V β100 Universidade Federal Rural de Pernambuco Unidade Acadˆemica do Cabo de Santo Agostinho Eletrˆonica 1 20241 Prova Final Prof Fernando Goncalves de Almeida Neto 1 Considere o circuito apresentado na Fig 1 a seguir Assuma que o diodo e ideal R1 10kΩ e R2 5kΩ Figura 1 Figura referente a questao 1 Responda o que se pede a 20 Assuma que vi e o sinal periodico apresentado na figura 2 a seguir em que sao descritos dois perıodos de sua oscilacao Apresente uma figura do sinal vo e outra figura da corrente i que percorre o diodo Suas figuras devem mostrar dois perıodos dos sinais apresentados as indicacoes claras dos eixos com suas respectivas unidades os valores associados aos picos e aos vales dos sinais apresentados valores notaveis associados ao eixo temporal Figura 2 Sinal considerado na questao 1 2 30 Considerando um modelo ideal do amplificador operacional para o circuito a seguir obtenha vo em funcao das tensoes de entrada vi1 e vi2 e em funcao dos valores dos resistores Figura 3 Figura referente a questao 2 1 3 Considere o circuito amplificador em emissor comum apresentado na figura a seguir Assuma VCC 15V R1 100kΩ R2 50kΩ R3 1kΩ RC 500Ω RL 1kΩ Rsig 1kΩ VBE 0 7V e β 100 Figura 4 Figura referente a questao 3 a 30 Calcule o valor das grandezas de polarizacao CC IB IC IE VB VC e VE b 20 Use o modelo de pequenos sinais para calcular o ganho de tensao Av vo vi Assuma gm 516mAV e rπ 200Ω Equacoes uteis Transistor Bipolar de Juncao Modo Ativo α β β 1 iC αiE iE β 1iB iE iC iB Modelo de pequenos sinais Figura 5 Modelo πhıbrido TBJ 2 GABARITO PROVA FINAL Eletronica 1 20241 0 DIODO E IDEAL R1 10kΩ R2 5kΩ a QUANDO O DIODO ESTA FECHADO i0 e ele se comporta como Um curtocircuito ciclo positivo de vx 𝑣𝑜𝜗𝑖 00 𝜗𝑖 QUANDO O DIODO está em Aberto i0 e 𝑣𝑜𝜗𝑖 ciclo negativo de 𝜗𝑖 ASSIM GABARITO DA VA3 Eletronica 1 20241 gm 72mAV ri r 19kΩ Ao Ao gm 1k1k Ao 72m500 36 VV a Polarização CC VBB 15 50 k 100 50 k 5 V RBB 100k50 k 3333 KΩ IB VBB VB RBB VB VBE 07 VE 0 V IB 5 07 3333 K 013mA IE β 1 IB 100 1 013 m 1313 mA IC α IE 100 101 1313m 13 mA 15 VC 500 IC VC 15 500 13m 85 V b Sinal gm 516 mAV r π 200 Ω Note que V π Vi VC 500 1k 1k gm v π VO VC 1k 1k 1k VO 2 VC 2 VO 5001k 1k gm Vi Av VO Vi 5001k 1k gm 2 500 2k 2k 500 516m 2 1032 VV