Electrónica MIEBM / MIEF
Exame Época Normal / 2º Teste
17/01/2012
Problema 1 – Análise de cicuitos: Teorema de Thevenin
(Exame: 2 Valores)
a)
Determine o equivalente de Thevenin à esquerda
da linha a tracejado indicada no esquemático.
b) Com base no resultado anterior determine a
corrente em R5.
Figura 1
Problema 2 – Análise de circuitos: Teorema da sobreposição e Métodos dos Nós
(Exame: 3 valores)
Considere o circuito representado na
figura, no qual se pretende calcular a
corrente
IR5
recorrendo
ao
princípio da sobreposição.
a)
Figura 2
Tendo em atenção que o circuito equivalente que permite obter IR5’ por efeito da fonte V1 (isto é, anulando
I1), determine IR5’ por aplicação do divisor de tensão.
b) Determine IR5’, por efeito por efeito da fonte I1 através da aplicação do método dos nós.
c)
A partir dos resultados anteriores e aplicando o princípio da sobreposição determine a corrente total IR5.
Problema 3 – Análise de circuitos com díodos
(Exame: 4 Valores)
Considere que o díodo D1 representado na figura é ideal
com tensão de condução VDon=0.7V. Considere ainda que
o díodo de Zener é ideal D2 com VDon=0.7V e tensão de
Zener Vz=3V
a)
Obtenha, justificando, o valor da tensão Vout assim
como o estado de funcionamento dos díodos para
os 3 casos: Vin=-5V; Vin=0V e Vin=+5V.
b)
Calcule potência dissipada na resistência, para
Vin=+5V.
c)
Obtenha a função de transferência Vout(Vin) para Vi entre -10V e + 10V, indicando claramente os pontos de
transição.
Figura 3
d) Represente as formas de onda temporal Vin(t) e Vout(t), no caso de ser aplicado um sinal de entrada (Vin(t))
sinusoidal com 1kHz de frequência e amplitude de 10 volts.
Problema 4 – Análise de amplificador com TJB e MOSFET
(Exame: 8 Valores; 2º Teste: 14 Valores )
Considere o amplificador multiandar representado
na Fig. 4. Os transístores T1, T2 têm β= 100,
tensão VBEon=0.7V e tensão de Early
VA=100V. O transístor de efeito de campo M1 é
caracterizado por:
Vth=+1V,
k=1/2*µCox*W/L= 3.125x10-3 [AV-2].
Na zona de saturação M1:
iD = k (vGS-Vth)2.
A transcondutância de M1 corresponde a
calculada no PFR.
c1>>
ri2
ri1
VO1
vi2
ro1
VO
VO2
rof
ro2
IF
!"#
!!!"
c2>>
Figura 4
Análise DC
a) Determine o valor da resistência RF de modo a obter uma fonte de corrente com IF=1mA.
b) Determine o PFR do primeiro andar: VE1, VE2, VB1, VB2, VC1, VC2, VBE1, VBE2, VCE1,VCE2, VRC, VO1.
c) Partindo do valor da tensão VO1, calculado na alínea anterior, determine o valor da resistência RS de modo a
que a componente DC da tensão no terminal “source” de M1, VO2, seja 0V (sugestão: obtenha previamente a
corrente neste ramo).
Análise AC
d) Obtenha (expressão e valor) o ganho de tensão do primeiro andar, vo1/vi1, a sua resistência incremental de
entrada, ri1 e resistência incremental de saída, ro1. Assuma que o andar está isolado em AC, isto é, não
considere o efeito de carga. Considere ainda a fonte de corrente ideal.
e) Obtenha (expressão e valor) o ganho de tensão do segundo andar, vo2/vi2, a sua resistência incremental de
entrada, ri2 e resistência incremental de saída, ro2. Assuma que o andar está isolado em AC, isto é, não
considere o efeito de carga.
f) Determine a expressão e o valor do ganho total do amplificador, vo/vi1. quando este se encontra ligado a uma
carga , RL, de 100 Ω. Justifique.
g) Represente no mesmo diagrama temporal, as tensões vi1, vo1 e vo2, quando injeta à entrada um sinal, vi,
sinusoidal com 1mV de amplitude e 1kHz de frequência.
h) Determine a expressão e calcule a resistência incremental de saída da fonte de corrente (rof) implementada em
torno de T2 e RF. Considere, na análise , a resistência incremental de colector do transístor T2.
i) (APENAS para o 2º TESTE) Assuma que retira o condensador C2 do circuito. Qual é o impacto no ganho
do primeiro andar (nota: considerar o valor finito da resistência incremental de saída da fonte, rof, obtido na
alínea anterior)? Justifique, calculando o novo valo de ganho que é obtido.
Problema 5 – Análise de circuito com AMPOP
(Exame: 3 Valores; 2º Teste: 6 Valores )
Considere que os amplificadores operacionais utilizados são ideais com ganho infinito.
Figura 5
a) Determine a expressão da tensão de saída vout em
função da tensão vi. (circuito da Fig. 5).
b) Considere agora que introduziu mais uma fonte de
sinal vi2. Determine expressão da tensão de saída vout em
função de vi1 e vi2. (circuito da Fig. 6)
Figura 6