Exercícios de eletrotécnica 01

Condição: IB ≈ 10 µA 𝐼𝐵 = 10 𝜇𝐴 𝑉𝑅𝐵 = 10𝑥10−6 𝐴. 𝑥103 = 0,22 𝑉 𝑉𝑅𝐶 = 0,30 𝑉 𝛽𝑐𝑐 = 𝐼𝐶 3 𝑚𝐴 = = 300 𝐼𝐵 10 𝜇𝐴 𝐼𝐶 = 0,30 𝑉 = 3 𝑚𝐴 100 Ω 7 - Ajuste agora o potenciômetro e a fonte para que IB = 15µA e VCE = 4V e complete a tabela 2. Condição: IB ≈ 15 µA 𝐼𝐵 = 15 𝜇𝐴 𝑉𝑅𝐵 = 15𝑥10−6 𝐴. 𝑥103 = 0,33 𝑉 𝑉𝑅𝐶 = 0,455 𝑉 𝛽𝑐𝑐 = 𝐼𝐶 = 0,455 𝑉 = 4,55 𝑚𝐴 100 Ω 𝐼𝐶 4,55 𝑚𝐴 = = 303,33 𝐼𝐵 15 𝜇𝐴 Tabela 2 IB 10 µA 15 µA VRB 0,22V 0,33V VCE 4V 4V VRC 0,30 V 0,455 V IC 0,9968 mA 1,495 mA 8 - Com os valores medidos na tabela 2, calcule β CA: 𝛽𝐶𝐴 = (4,55 − 3,00)𝑚𝐴 𝐼𝐶1 − 𝐼𝐶2 = = 310 𝐼𝐵1 − 𝐼𝐵2 (15 − 10)𝜇𝐴 𝜷𝒄𝒄 300 303,33 QUESTÕES: 1 - Numa verificação experimental, determinou-se num certo transistor α = 0,99. A partir do valor real que é α = 0,98 calcule o erro percentual em β. 𝟏𝟎𝟎𝛀 = 𝟏, 𝟐𝟗𝟎𝑽 𝟗𝟑𝟎𝛀 3- Calcule a corrente que circula pelo circuito e anote na tabela 1. 𝐼= 12 𝑉 = 0,0129 𝐴 = 12,9 𝑚𝐴 930 Ω 4- Calcule a tensão em cada um dos resistores e anote na tabela 1. 𝐴 = 8,772 𝑉 5- Com o módulo de ensaios desligado da rede e Sw1 aberta, meça a resistência equivalente entre os pontos A-D; A-C e A-B e anote na tabela 1.

Circuito utilizado para medição da resistência 𝑅𝐴𝐷 = 929,2 Ω 𝑅𝐴𝐶 = 250 Ω 𝑅𝐴𝐵 = 100Ω 6- Ligue o módulo de ensaios na rede, feche Sw1 , ajuste E para 12V , meça a tensão em cada um dos resistores e entre os pontos A-D; A-C e A-B e anote esses valores na tabela 1. Meça e anote na tabela 1 a corrente total do circuito. Calcule as tensões VAC , VCB e VAB com o cursor aberto, fechado e na posição central e anote esses dados na tabela 3. Ajuste E para 10V. Ω = 8,736 𝑉 (680 + 4700)Ω 13- Ligue o módulo de ensaios na rede, feche Sw1 , meça essas tensões e anote na tabela 3. Circuito utilizado para medir as tensões VAC VCB VAB VAC cursor aberto VAC cursor fechado cursor na posição central VCB cursor aberto VCB cursor fechado cursor na posição central VAB cursor aberto VAB cursor fechado cursor na posição central Tabela 3 CALCULADO 8,736 V 0V 4,368 V 0V 8,736 V 4,368 V 8,736 V 8,736 V 8,736 V MEDIDO 8,7361 V 0V 4,368 V 0V 8,7361 V 4,368 V 8,7361 V 8,7361 V 8,7361 V 14- Compare os valores calculados e medidos na tabela 3 a apresente conclusões: Os valores das tensões calculadas e medidas são as mesmas, com exceção de uma pequena diferença na tensão 8,736 V e 8,7361 V, que pode ser considerada desprezível.

Como a tensão VAB = VAC + VCB, pode-se notar que: VAC cursor aberto + VCB cursor aberto = VAB cursor aberto = 8,736 V VAC cursor fechado + VCB cursor fechado = VAB cursor fechado = 8,736 V VAC cursor na posição central + VCB cursor na posição central = VAB cursor na posição central = 8,736V QUESTÕES: 1- O que é divisor de tensão sem carga? Um divisor de tensão sem carga é um divisor de tensão (circuito série de resistores), no qual não está ligado outro resistor em paralelo com a saída do circuito, conforme os desenhos abaixo: Divisor de tensão sem carga Divisor de tensão com carga 2- O que é potenciômetro? Potenciômetro é um componente elétrico que possui resistência variável. Com SW1 aberta, meça e anote na tabela 1 a corrente Id e a tensão VAC.

Com Sw1 aberta, teremos IL = 0. Circuito montado no EWB utilizado para medições 5- Ligue Sw1 e ajuste P2 para uma corrente de carga ( IL ) de 2mA. Meça Id e VAC e anote na tabela 1. Desligue Sw1 e meça a resistência da carga RL (P2). 𝐼𝑑 = 7,214 𝑉 𝑅𝐿 = 𝑉𝐴𝐶 7,214 𝑉 = = 901,75 Ω 𝐼𝐿 8 𝑚𝐴 f) 𝐸 = 17,82 𝑉 𝑐𝑜𝑚 𝑆𝑤1 𝑓𝑒𝑐ℎ𝑎𝑑𝑎 𝑒 𝐼𝐿 = 10 𝑚𝐴 𝐸 = 1000Ω. 𝐼𝑑 = 6,001 𝑉 𝑅𝐿 = E (V) 18 18 18,1 17,75 17,40 17,82 𝑉𝐴𝐶 6,001 𝑉 = = 600,10 Ω 𝐼𝐿 10 𝑚𝐴 IL (mA) 0 2 4 6 8 10 Tabela 2 - Cálculos Id (mA) 4,186 3,72 3,279 2,732 2,186 1,819 VAC (V) 13,814 12,27 10,82 9,016 7,214 6,001 RL (Ω) s/anotação 6135 2705 1502 901,75 600,10 9- Construa o gráfico VL x IL , característica do divisor de tensão, usando os dados da tabela 1. Utilize para isso papel milimetrado A4. VL (V) 14 12 10 8 6 4 2 2 6 4 8 10 IL(mA) QUESTÕES: 1) Determine, utilizando o método de resolução gráfica, qual deverá ser o valor do resistor de carga a ser acrescentado entre os pontos A e B, no circuito da figura 6 para que o mesmo "puxe" uma corrente de 30mA.

Podemos determinar dois pontos da reta que representa a relação VAB x IL: 240 𝑉 Se IL = 0 mA ( RL = ∞ ) , a tensão VAB = (6𝐾+4𝐾). Ao contrário, uma diminuição de IL significa que RL aumentou, e em consequência a resistência equivalente entre AB aumenta. A corrente IT que sai da fonte irá causar uma tensão maior entre AB, ao atravessar a resistência equivalente. Usando somente o gráfico construído conforme solicitado no passo 9, calcule o valor de RL para cada valor de corrente listado na tabela 1, ou seja, 2mA, 4mA e 6mA. Para determinar o valor de Rl , basta verificar qual o valor de tensão VL corresponde a cada 𝑉 corrente, e depois utilizar a equação: 𝑅𝐿 = 𝐼 𝐿. 𝐿 Para IL = 2 mA  VL = 12,2 V  RL = 6100 Ω Para IL = 4 mA  VL = 10,6 V  RL = 2650 Ω Para IL = 6 mA  VL = 9,0 V  RL = 1500 Ω Para IL = 8 mA  VL = 7,35 V  RL = 918,75 Ω Para IL = 10 mA  VL = 5,7 V  RL = 570 Ω 6- Como varia a corrente de carga com a variação do valor de RL? A corrente de carga IL aumenta, a medida que RL diminui.

Para essa configuração, a corrente e a tensão serão: 𝑉𝐵 = 𝑅2 2,2 𝐾. Calcule a anote na tabela 1, a compliance CA (variação de pico a pico do sinal) na saída e a corrente de dreno (IF) do estágio. Veja no final desta experiência, comentários sobre a corrente de dreno. A compliance CA pode ser obtida pela equação: 𝑃𝑃 = 2. 𝑉 3900 + 1500 Corrente de dreno: 𝐼𝐹 = 𝑉𝐶𝐶 15 𝑉 + 𝐼𝐶𝑄 = + 1,11𝑚𝐴 = 2,34 𝑚𝐴 (𝑅1 + 𝑅2 ) 12,2 𝐾Ω 3- Calcule a potência máxima dissipada pelo transistor, a potência máxima na carga sem ceifamento, a potência CC de entrada do estágio e a eficiência do estágio. A causa desta distorção não linear é a grande variação de re quando o coletor se aproxima do corte e da saturação. Reduza o sinal do gerador até que não haja mais ceifamentos, de forma que o sinal na saída tenha a aparência de uma senóide perfeita.

Meça e anote na tabela 1, a tensão CA de pico a pico. Este valor medido é uma aproximação da compliance do sinal CA de saída (pico a pico). Meça e anote na tabela 1 a corrente de dreno total do estágio. A distorção diminui muito, praticamente não existe. VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS: 1- Suponha que o resistor R2 esteja em curto, no circuito montado nesta experiência. Calcule a compliance CA de saída e a corrente de dreno com este defeito e anote na tabela 3. Repita o passo 1 para cada defeito listado na tabela 3. Monte, no EWB, o circuito e simule cada um dos defeitos. Ω = 8,65 𝑉 A corrente 𝐼𝐹 não se altera. 𝐼𝐹 = 2,34 mA. Valores medidos: PP = 7,38 V 𝐼𝐹 = 2,354 mA ESTIMADO DEFEITO R2 em curto CE aberto RL aberto C-E aberto PP 0 1,5 V 8,65 V MEDIDO IF 1,5 mA 2,34 mA 2,34 mA PP 0 1,77 V 7,38 V IF 1,5 mA 2,353 mA 2,354 mA PROJETO: 1- Determine um valor de RE para obter a máxima compliance CA na saída, no circuito montado nesta experiência, porém, com VCC = 20V.

Anote o valor comercial na parte superior da tabela 4. Calcule e anote os outros valores pedidos na tabela 4. Portanto, o valor mínimo de RE para máxima compliance sem distorção é 857,11 Ω, mas como valor comercial acima deste, mais próximo será 910 Ω. Com este valor de RE teremos: 𝐼𝐶𝑄 = 2,91 𝑉 2,91 𝑉 = = 3,20 𝑚𝐴 𝑅𝐸 910Ω 𝑉𝐶𝐸𝑄 = 17,09 − 11391 11391 = 17,09 𝑉 − = 4,57 𝑉 𝑅𝐸 910 8238,6 8238,6 = 17,09 − = 8,04 𝑉 𝑅𝐸 910 - VCEQ ) = 2. – 4,57) = 6,94 V 𝑉𝐶𝐸𝑐𝑜𝑟𝑡𝑒 𝐴𝐶 = 17,09 − PP = 2. VCEcorteAC 𝐼𝐹 = 𝑉𝐶𝐶 20 𝑉 + 𝐼𝐶𝑄 = + 3,20𝑚𝐴 = 4,84 𝑚𝐴 (𝑅1 + 𝑅2 ) 12,2 𝐾Ω 𝑃𝐿𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝑃² (6,94 𝑉)² = = 4,01 𝑚𝑊 8𝑅𝐿 8. 𝑃𝐹 96,8 2- Monte, no EWB, o circuito que você projetou para RE. a. na base, emissor e coletor e anote na tabela 1. Observe o emissor, a base e o coletor. Em cada ponto, use um multímetro e um osciloscópio para medir as tensões cc e ca e anote na tabela 1. Este amplificador base comum possui um circuito equivalente em CC, conforme abaixo: A partir das considerações que VBE = 0,70 V e que IC ≈ IE, temos: 𝐼𝐸. Desenhe a forma de onda desses sinais , em escala.

Na página seguinte está demonstrado o gráfico da tensão de entrada, em vermelho, e a tensão de saída, em amarelo. Como a diferença de tensão entre as duas entradas é muito grande (7,13 mV e 1,92 V), a tensão de saída (Vout) foi dividida por 10, para ficar visível no mesmo gráfico da tensão de entrada. A divisão pelo fator dez não altera a fase da tensão, portanto fica claro que os sinais de entrada e saída estão em fase. VERIFICAÇÃO DE DEFEITOS: 8- Suponha que Ci esteja aberto, no circuito da figura 5. da figura 5 tem um re teórico de aproximadamente: a) 26,2Ω b) 7,5kΩ c) 1kΩ d) 15kΩ 2- Idealmente o amplificador B. C. da figura 5 tem um ganho de tensão de aproximadamente: a) 1 b) 3,81 c) 100 d) 286 3- Na base do transistor da figura 5, não há sinal c.

a. devido: a) a presença do resistor de emissor. Nesta configuração a tensão de base VB é mantida constante. O seu funcionamento baseia-se na influência exercida pelo sinal de entrada sobre a tensão VBE do transistor. Sem sinal de entrada o transistor está no eu ponto de operação (quiescente). Com um sinal de entrada positivo, ocorrre um aumento da tensão de emissor; VE = VEQ + VENT O aumento de VE provoca uma redução de VBE , pois VB está fixa. Isto provoca uma diminuição da corrente IB injetada na base do transistor.