EAD-Vr.A

ENGENHARIA MECATRÔNICA – JUNDIAÍ – 7º semestre - 2010/1
Prof. Mauricio Cury
EAD – ELETRÕNICA ANALÓGICA E DIGITAL – P1 – Versão A
GABARITO
Questão 1 Um engenheiro recebeu a tarefa de determinar os valores de um capacitor e de um
resistor. Ele montou, então, um circuito utilizando um diodo de silício conforme o esquema
apresentado abaixo:
D
(Si)
C
vi
R
vo
Num primeiro teste ele injetou um sinal senoidal com amplitude igual a 5 V e frequência de 45
kHz na entrada do circuito (Vi), e mediu uma tensão C.C. de 4,0839 V no resistor.
No segundo teste, ele colocou um capacitor de 1μF em paralelo com R e C, injetou o mesmo
sinal na entrada e mediu uma tensão C.C. de 4,1300 V.
Com estes resultados foi possível determinar os valores de R e C, respectivamente, em:
Resolução:
VCC =
V p − 0,7
1
⇒ RC =
1
 V p − 0,7
1+
2 f ⋅ 
−
2 fRC
 VCC

1

Retificador de meia onda, sinal retificado tem 45 KHz.
1º Teste:
2º Teste:
RC =
1
 5 − 0,7
2 ⋅ 45 ⋅ 10 3 ⋅ 
−
 4,0839
(
)
R ⋅ C + 10 − 6 =

1

⇒ RC = 210 ⋅ 10 − 6 ⇒ R =
(
210 ⋅ 10 − 6
( Eq. I )
C
)
1
⇒ R ⋅ C + 10 − 6 = 270 ⋅ 10 − 6 ( Eq II )
 5 − 0,7 
2 ⋅ 45 ⋅ 10 3 ⋅ 
− 1
 4,13

Substituindo (Eq I) em (Eq II):
210 ⋅ 10 − 6
⋅ C + 10 − 6 = 270 ⋅ 10 − 6
C
C + 10 − 6 = 1,285714 ⋅ C ⇒ 0,285714 ⋅ C = 10 − 6
C = 3,5 µ F
(
)
210 ⋅ 10 − 6
R=
⇒ R = 60 Ω
3,5 ⋅ 10 − 6
Questão 2 () O circuito abaixo representa o último estágio de uma fonte estabilizada com a
respectiva carga de 220 Ω.
O projetista da fonte deve dimensionar o estágio anterior (retificador com filtro capacitivo) de
maneira a garantir a correta operação do diodo zener e, consequentemente, a tensão
estabilizada na carga;
12 Ohms
18 Ohms
1N3020
220 Ohms
Neste projeto, deve-se garantir que as tensões mínima e máxima de VE sejam:
Resolução:
R S min =
E M − VZ
⇒ E M = RS min ⋅ I Z máx + I Lmín + VZ
I Z máx + I Lmín
R S máx =
E m − VZ
⇒ E m = RS máx ⋅ I ZT + I Lmáx + VZ
I ZT + I Lmác
(
(
)
)
RSmin = RSmáx = 30
1N 3020 ⇒ VZ = 10 V ; I Z máx = 95 mA; I ZT = 25 mA
I Lmín =
Em
220
I Lmác =
EM
220
E 

EM = 30 ⋅  95 ⋅ 10 − 3 + m  + 10 ⇒ EM = 12,85 + 0,136364 ⋅ Em
220 

E 

Em = 30 ⋅  25 ⋅ 10 − 3 + M  + 10 ⇒ Em = 10,75 + 0,136364 ⋅ EM
220 

E M = 12,85 + 0,136364 ⋅ (10,75 + 0,136364 ⋅ E M )
0,981405 ⋅ E M = 14,3 ⇒ E M = 14,5 V
Em = 10,75 + 0,136364 ⋅ 14,6 ⇒ Em = 12,8 V
Questão 3 () Dimensionar um retificador de onda completa, com filtro capacitivo e estabilizador
a zener, para alimentar um carga de 7,5 V e 100 mA, utilizando-se componentes comerciais
cujas tabelas são apresentadas em anexo.
Resolução:
RL =
7,5
= 75 Ω
0,1
Ado tan do %r = 1% ⇒ C =
%r =
1
= 5556 µ F ⇒ Tabela ⇒ C = 6800 µ F (comercial )
2 ⋅ 120 ⋅ 0,01 ⋅ 75
1
= 0,82%
2 ⋅ 120 ⋅ 75 ⋅ 6,8 ⋅ 10 − 3
Trafo Monofásico ⇒ 12 V ⇒ V p = 12 2 = 17 V
Re tificador em ponte ⇒ queda de tensão nos diodos = 1,4 V
Tensão de pico no capacitor : EM = 17 − 1,4 = 15,6 V
15,6
= 15,5 V
1 + 0,0082
Tensão mínima : Em = 15,5 − 0,1 = 15,4 V
Tensão média : ECC =
Cálculo do Zener e RS :
RSmín =
EM − VZ
15,6 − 7,5
8,1
=
=
I Zmáx + I L I Zmáx + 0,1 I Zmáx + 0,1
RSmáx =
Em − VZ 15,4 − 7,5
7,9
=
=
I ZT + I L
I ZT + 0,1 I ZT + 0,1
a ) Zener 1W / 7,5V : 1N 3830
8,1
RSmín =
= 37 Ω
0,121 + 0,1
Tabela : 47 ± 5% Ω
Potência : Pmáx =
RSmáx =
7,9
= 59 Ω
0,034 + 0,1
8,12
= 1,5W ⇒ Tabela : 2 W
47 ⋅ (1 − 0,05)
Diodos: IFAV=(100+121)/2 mA =110 mA
VRRM= 17 V
Tabela: 1N4001
Tensão no capacitor: VCmáx=1,5x15,6=23,4 V => Tabela: 25 V
Corrente no Transformador: 240 mA => Tabela: 0,5 A
Componentes:
- Trafo: 127/220V:12V/0,5 A
- Diodos: 1N4001
- Capacitor: 6.800 μF x 25V
- Resistor: 47 Ω ± 5% / 2W
- Diodo Zener: 1N3830
Questão 4 (): Efetue e demonstre as seguintes operações aritméticas no sistema binário:
a) 7A316 + 5F016
b) 284710 – 150910
Resolução:
a)
7 A316 = 01111010 0011 2
5 F 0 = 010111110000 2
111111
01111010 0011 +
010111110000
110110010011
b)
284710 = 101100011112
101100011111 −
1 1111
10111100101
10100111010
150910 = 101111001012
TABELAS
RESISTORES - 5% E 10%
Décadas
10
12
15
18
22
27
33
39
47
Potências [W]
1/8
1/4
1/3
1/2
1
2
3
5
10
27
33
39
47
5,0
10,0
X
X
X
X
X
X
X
X
56
68
82
91
56
68
82
91
CAPACITORES NÃO ELETROLÍTICOS - ATÉ 1μF
Décadas
10
12
15
Tensões
25 a 6.300 Volts
18
22
CAPACITORES ELETROLÍTICOS - ATÉ 10000 μF
Décadas
10
22
27
33
47
68
Tensões
6,3
10
16
25
40
63
0,25
0,30
X
X
100
TRANSFORMADORES
BIFÁSICOS
127/220 V
127/220 V
127/220 V
127/220 V
127/220 V
127/220 V
127/220 V
:
:
:
:
:
:
:
6+6V
7,5 + 7,5 V
9+9V
12 + 12 V
15 + 15 V
18 + 18 V
24 + 24 V
MONOFÁSICOS
127/220 V : 9 V
127/220 V : 12 V
127/220 V : 24 V
0,5
X
X
Corrente (Ampère)
0,5
1,0
2,0
3,0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Corrente (Ampère)
1,0
2,0
3,0
5,0
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
10,0
X
X
X
Diodo
Tensão
reversa (V)
Corrente
direta (A)
Corrente de
pico (A)
Tensão Direta
(V)@ I (A)
1N4001
1N4002
1N4003
1N4004
1N4005
1N4006
1N4007
1N5400
1N5401
1N5402
1N5403
1N5404
1N5405
1N5406
1N5407
1N5408
50
100
200
400
600
800
1000
50
100
200
300
400
500
600
800
1000
1
1
1
1
1
1
1
3
3
3
3
3
3
3
3
3
50
50
50
50
50
50
50
100
100
100
100
100
100
100
100
100
1.3 --1
1.3 --1
1.3 --1
1.3 --1
1.3 --1
1.3 --1
1.3 --1
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
1.1 -- 3
Corrente
Reversa
(uA)@ V
10 -- 50
10 -- 100
10 -- 200
10 -- 400
10 -- 600
10 -- 800
10 -- 1000
20 -- 50
20 -- 100
20 -- 200
20 -- 300
20 -- 400
20 -- 500
20 -- 600
20 -- 800
20 -- 1000
Package
SOD-18
SOD-18
SOD-18
SOD-18
SOD-18
SOD-18
SOD-18
DO-4
DO-4
DO-4
DO-4
DO-4
DO-4
DO-4
DO-4
DO-4
TABELA DE DIODO ZENER
500 mW
Nº
1N4749
1N4750
1N4751
1N4752
1N4753
1N4754
1N4755
1N4758
1N4105
1N4106
1N4110
1W
VZ (Volts)
IZT (mA)
IZM (mA)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
20
20
20
20
20
20
20
20
0,25
0,25
0,25
110
100
95
90
80
75
67
50
35
32
24
1,3 W
Nº
BZX85/C4V3
BZX85/C4V7
BZX85/C5V1
BZX85/C5V6
BZX85/C6V2
BZX85/C6V8
BZX85/C7V5
BZX85/C10V0
BZX85/C11V0
BZX85/C12V0
BZX85/C16V0
VZ (Volts)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
IZT (mA)
50
45
45
45
35
35
35
25
20
20
15
IZM (mA)
300
270
250
230
210
190
170
130
110
110
80
VZ (Volts)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
IZT (mA)
116
106
98
89,5
80,5
73,5
66,5
50
45,5
41,5
31,2
IZM (mA)
434
386
356
324
292
266
242
182
166
152
114
IZT (mA)
IZM (mA)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
58
53
49
45
41
37
34
25
23
21
15,5
213
194
178
162
146
133
121
95
85
80
60
VZ (Volts)
IZT (mA)
IZM (mA)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
580
530
490
445
405
370
335
250
230
210
155
2130
1940
1780
1620
1460
1330
1210
860
780
720
530
Nº
1N6488
1N6489
1N6490
1N6491
1N4460
1N4461
1N4462
1N4465
1N4466
1N4467
1N4470
VZ (Volts)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
IZT (mA)
58
53
49
45
40
37
34
25
23
21
15,5
IZM (mA)
332
304
280
255
230
210
191
143
130
119
90
VZ (Volts)
4,3
4,7
5,1
5,6
6,2
6,8
7,5
10
11
12
16
IZT (mA)
290
260
240
220
200
175
175
125
125
100
75
IZM (mA)
1100
1010
930
865
765
700
630
475
430
395
295
5W
10 W
Nº
1N3934A
1N3935A
1N3936A
1N3937A
1N3938A
1N3939A
1N4000
1N2974B
1N2975B
1N2976B
1N2980B
VZ (Volts)
1,5 W
2W
Nº
BZX2C/4V3
BZX2C/4V7
BZX2C/5V1
BZX2C/5V6
BZX2C/6V2
BZX2C/6V8
BZX2C/7V5
BZX2C/10V0
BZX2C/11V0
BZX2C/12V0
BZX2C/16V0
Nº
1N3824
1N3825
1N3826
1N3827
1N3828
1N3829
1N3830
1N3020
1N3021
1N3022
1N3025
Nº
1N5336B
1N5337B
1N5338B
1N5339B
1N5341B
1N5342B
1N5343B
1N5347B
1N5348B
1N5349B
1N5353B