CENTRO UNIVERSITÁRIO AUGUSTO MOTTA
CURSO: ENGENHARIA ELÉTRICA
TURMA: ELT0701N VISTO DO COORDENADOR PROVA TRAB. GRAU RUBRICA DO
PROFESSOR
DISCIPLINA: ELETRÔNICA I AVALIAÇÃO REFERENTE: A1 A2 A3
PROFESSOR: VINICIUS COUTINHO DE OLIVEIRA MATRÍCULA: Nº NA ATA:
DATA: 12/12/2016 NOME DO ALUNO:
******************************** IMPORTANTE ******************************** LEIAM OS ENUNCIADOS DAS QUESTÕES COM A MÁXIMA ATENÇÃO.
É permitido usar calculadora.
Não é permitido consultar qualquer material além do fornecido com a prova.
Raciocínio e respostas devem ser registrados neste caderno, no espaço reservado respectivo a cada questão.
Favor escrever o mais legivelmente possível.
RESOLVAM AS QUESTÕES DE MANEIRA ORGANIZADA. FAÇAM A PROVA COM CALMA E ATENÇÃO!
No resultado das questões numéricas, indique sempre as unidades! Tenha o cuidado de notá-las corretamente!!!
Favor assinar a folha de presença ao terminar.
O tempo total de prova será indicado no quadro, sendo este tempo improrrogável.
A nota máxima desta prova escrita é 10,0 (dez). Sobre a nota obtida pelo aluno nesta prova escrita será aplicado um peso de 0,8, pois esta equivale à 80% da nota da A2.
Boa prova!!!
******************************** FORMULÁRIO ******************************** Valor máximo de tensão em função do valor eficaz (rms): Vm = 1,414×Vrms
************************************************************************************* ******************** CADERNO DE QUESTÕES E RESPOSTAS ******************** ************************************************************************************* [Q.1]
Seja um circuito alimentado por uma bateria de 12 V que deva fornecer a uma carga uma tensão contínua e regulada, e que esta carga necessite de uma tensão de 7,5 V para funcionar. Para atender tal finalidade, um engenheiro propôs empregar um diodo Zener 1N958, de 0,5 W de potência, cujas características elétricas são apresentadas na Figura Q.1(a), e solicitou a seu assistente que fizesse o desenho do diagrama de circuito elétrico (Figura Q.1(b)). Foi solicitado que o circuito trouxesse, também, um LED indicativo
de “equipamento ligado”. A tensão de polarização direta do LED é de 2,1 V e sua corrente direta, de 20
FIGURA Q.1(a)
FIGURA Q.1(b)
Com base nas informações fornecidas no enunciado da questão e no diagrama de circuito feito pelo assistente,
(a) responda: por que motivo, exatamente, a carga não funcionará? [1,0 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (a)]
[PADRÃO DE RESPOSTA]
O diodo Zener, quando diretamente polarizado, não regula tensão; ao contrário, atua como um diodo semicondutor comum, sustentando entre seus terminais de anodo e catodo uma tensão de aprox. 0,7 V. Como a carga está em paralelo com o diodo Zener, a tensão sobre a mesma será de 0,7 V, valor insuficiente ao seu funcionamento. [1,0 ponto se responder conforme o padrão]
(b) determine o valor da corrente I2. Demonstre seu raciocínio. [0,5 ponto]
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.1 (b)]
[PADRÃO DE RESPOSTA]
O LED só conduz se a tensão aplicada a ele for superior ao valor de tensão direta – no caso, 2,1 V. Visto que a tensão que está sendo fornecida à associação de D2 em série com R2 é 0,7 V, conclui-se que o LED
não está em condução, ou seja, está atuando como chave aberta; logo, a corrente I2 será nula.
[0,5 ponto se responder conforme o padrão]
[Q.2]
FIGURA Q.2(a)
A tensão no secundário de cada um dos transformadores T1, T2 e T3 fornece um sinal que mostra se cada fase correspondente está presente. Os secundários possuem derivação central e a retificação do sinal é de onda completa. Considerando, agora, somente a fase A, observa-se que o sinal de tensão retificado pelos diodos D2 e D3 passa por abaixamento adicional por meio de malha resistiva composta por R1, P1 e R4, e é entregue à entrada do CI comparador LM339 (pino 5). O funcionamento do CI comparador é como segue: quando o valor no pino 5 for menor do que a tensão de referência no pino 4, estabelecida pelo diodo Zener Z1, é gerado um sinal baixo (0 V) na sua saída (pino 2); quando a fase estiver presente, o nível no pino 2 é alto (12 V).
(a) Esboce a forma de onda no ponto de medição M1 no caso de o capacitor C1 apresentar defeito de
circuito aberto. [0,75 ponto]
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (a)]
[GABARITO]
(b) Esboce a forma de onda no ponto de medição M1 em caso de funcionamento normal do circuito.
[0,75 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (b)]
[GABARITO]
[0,75 ponto se desenhar conforme gabarito]
FIGURA Q.2(b)
(c) A Figura Q.2(b) é um extrato do datasheet do diodo 1N4002, que mostra a TPI (tensão de pico inversa) suportada pelo componente. Ao longo do curso, verificamos que em um retificador de onda completa com derivação central a TPI do diodo deve ser especificada para um valor equivalente a 2 ×
Vm, onde Vm é a tensão máxima medida desde uma das extremidades do secundário do transformador até sua derivação central.
Considere que os transformadores a serem utilizados neste circuito sejam ideais e que a tensão eficaz no primário de cada fase seja 120 V. Quantas espiras ao todo deverá possuir o secundário para um enrolamento primário de 1000 espiras? Demonstre seus cálculos. [0,5 ponto]
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.2 (c)]
[GABARITO]
Tensão de pico no primário 169,7 V. Nº de espiras no primário (N1) = 1000.
Vm (tensão máxima admissível entre derivação central e uma das extremidades do secundário, para diodo
modelo 1N4002): Vm = (100 V)/2 = 50 V.
2 × Vm = 100 V. [+ 0,2 ponto se chegar até aqui]
Aplicando regra de três, N2 = (1000 × 100)/169,7 588 espiras
[0,5 ponto se responder corretamente]
(d) Sejam as assertivas a seguir:
Assinale a opção correta. [1,0 ponto]
A. São verdadeiras as afirmativas I e III. B. São verdadeiras as afirmativas I e IV. C. São verdadeiras as afirmativas I e V. D. São verdadeiras as afirmativas II e IV. E. São verdadeiras as afirmativas II e V.
[GABARITO]
Opção correta: (C) [1,0 ponto se responder corretamente]
[Q.3]
Seja o circuito da Figura Q.3.
FIGURA Q.3
(a) Determine os valores de corrente de coletor, IC, e tensão coletor-emissor, VCE, para = 100.
[1,0 ponto] [ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.3 (a)]
[GABARITO]
VB = Vth = VR2 = VCC R2 / (R1 + R2) VB = Vth= 15 V × 27 kΩ/(127 kΩ) = 3,19 V.
Rth = R1//R2 = R1 × R2 / (R1 + R2) = 21,26 kΩ.
Malha de base: Vth = IB Rth + IB RE + VBE 3,19 V = (IB× 21,26 kΩ) + (100 × IB× 1 kΩ)+ 0,7 V
IB = 20,53 A. [+0,2 p. se calcular IB corretamente]
IC = IB = 2,053 mA. [+0,4 p. se calcular IC corretamente]
VCE = VCC– IC (RC + RE) = 7,4 V. [+0,4 p. se calcular VCE corretamente]
(b) Assinale a opção correta. [0,5 ponto]
I. O transístor está operando no limiar das regiões de corte-linear. II. O transístor está operando no limiar das regiões de saturação-linear. III.O transístor está operando na região de corte.
IV.O transístor está operando na região linear. V. O transístor está operando na região de saturação.
[GABARITO]
[Q.4]
Seja o circuito de polarização por divisor de tensão mostrado na Figura Q.3 e o texto a seguir, que discorre sobre o critério para condição de estabilização de ICO em função de eventuais variações térmicas. Assinale, no quadro-resposta abaixo, a opção em que todas as lacunas sejam corretamente completadas.
[1,0 ponto] “Quando a temperatura aumenta, a corrente reversa de coletor, ICO, ( A ) ; consequentemente, a tendência é que a corrente de coletor, IC, ( B ) e que a tensão de emissor VE, ou seja, a tensão sobre o resistor RE, ( C ) . Como o valor da tensão de base VB, determinado pela malha divisora de tensão, é fixo, a diferença de potencial entre base e emissor, VBE, tende a ( D ) ; por consequência, a corrente de base IB tende a ( E ) . Visto que IC guarda relação com IB, é feito, assim, o controle automático de IC.”
lacunas
opção ( A ) ( B ) ( C ) ( D ) ( E )
( I ) aumenta aumente diminua aumentar diminuir
( II ) aumenta aumente aumente diminuir diminuir
( III ) aumenta aumente aumente diminuir aumentar
( IV ) diminui aumente aumente diminuir diminuir
( V ) diminui diminua diminua aumentar aumentar
[GABARITO]
Opção correta: (II) [1,0 ponto se responder corretamente]
[Q.5]
Sejam o circuito de polarização do emissor mostrado na Figura Q.5(a) e a curva característica mostrada na Figura Q.5(b).
FIGURA Q.5(a) VCC =15 V
RC 2 kΩ
FIGURA Q.5(b)
a. Trace a reta de carga. [1,0 ponto]
[GABARITO]
Conforme acima. [1,0 ponto se desenhar corretamente]
b. Qual é o ponto Q (IC_Q e VCE_Q) para uma corrente de base de 15 A? Assinale a opção em que
ambos os valores estão corretos. [1,0 ponto]
OPÇÃO IC_Q (mA) VCE_Q (V)
(A) 3,2 5,5
(B) 5,0 5,5
(C) 7,5 5,5
(D) 3,2 8,5
(E) 5,0 8,5
[GABARITO]
Opção correta: (A) [1,0 ponto se responder corretamente]
[Q.6]
No circuito da Figura Q.6, quais são as correntes através dos resistores R1 e R2 e a corrente através do diodo D2? Assinale a opção que corresponde à resposta correta. OBS.: demonstre seus cálculos. Não será
validada a questão se não forem demonstrados os cálculos. [1,0 ponto]
A. ID2 = 0,74 mA, I1 = 0,21 mA, I2 = 0,95 mA. B. ID2 = 1,11 mA, I1 = 2,06 mA, I2 = 0,95 mA. C. ID2 = 0,88 mA, I1 = 0,21 mA, I2 = 1,09 mA. D. ID2 = 0,97 mA, I1 = 2,06 mA, I2 = 1,09 mA. E. ID2 = 3,15 mA, I1 = 2,06 mA, I2 = 1,09 mA.
[ESPAÇO PARA RESPOSTA DA Q.6]
[GABARITO]
Opção correta: (C) [1,0 ponto se responder corretamente, com cálculos]
I1 = 0,7 V/3,3 k = 0,21 mA.
I2 = (7,5 – 0,7 – 0,7) V/5,6 k = 1,09 mA.
ID2 = I2– I1 = 0,88 mA.
