Questionário de Eletrônica IV: Gabarito da 2ª Prova

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Questionário de Eletrônica IV (2ª Prova)

Relacione os tipos de retificadores, citando as vantagens de um sobre o outro, com relação à tensão de saída e ao fator de ondulação:
- Meia Onda: Fator de ondulação de 121%, é o mais barato. Possui maior ondulação e menor tensão média na carga.
- Onda Completa: Fator de ondulação de 48%, menor ondulação e mesma tensão que o de meia onda.
- Onda Completa em Ponte: Fator de ondulação de 48%, é o mais caro. Possui menor ondulação que o de meia onda e possui maior tensão média.
Explique o funcionamento de um Regulador de Tensão Série:
- Se a tensão de saída aumenta, o circuito comparador fornece um sinal de controle que faz com que o elemento de controle diminua o valor da tensão de saída, mantendo, com isso, a tensão de saída constante.
- Se a tensão de saída diminui, o elemento comparador fornece um sinal para o elemento de controle aumentar o valor da tensão de saída.
Descreva os blocos encontrados em uma fonte de alimentação completa:
- Transformador: Transforma CA (corrente alternada) alta em CA baixa;
- Retificador: Transforma CA baixa em CC (corrente contínua) pulsativa;
- Filtro: Transforma CC pulsativa em CC com ondulações (ripple);
- CI Regulador: Retira as ondulações da CC do filtro e a transforma em CC pura; e
- Carga: É o equipamento conectado à fonte de alimentação.
Descreva o funcionamento de um regulador de tensão a transistor (Circuito Regulador Tipo Série):
- Se a tensão de saída diminui, a tensão base-emissor aumenta, fazendo com que o transistor conduza mais e, assim, aumente a tensão de saída, mantendo-a constante.
- Se a tensão de saída aumenta, a tensão base-emissor diminui e o transistor Q1 conduz menos, reduzindo assim a tensão de saída e mantendo-a constante.
Relacione as vantagens que temos quando usamos a operação de um retificador de onda completa em lugar de um Circuito Retificador de Meia Onda:
- Onda Completa: A frequência de saída é o dobro da de entrada, permitindo a utilização de filtros menores.
Os reguladores integrados das séries 78xx e 79xx apresentam uma diferença relativa à operação. Cite-as:
- 78XX: Regulador de tensão positiva; e
- 79XX: Regulador de tensão negativa.
Cite as principais vantagens apresentadas quando projetamos uma fonte de alimentação de um equipamento usando o conceito de Chaveamento:
- Bom rendimento;
- Boa regulação; e
- Custo médio.
Explique o funcionamento de um Regulador de Tensão Tipo Série considerando um aumento da tensão de saída:
Se a tensão de saída aumenta, o circuito comparador fornece um sinal de controle que faz com que o elemento de controle diminua o valor da tensão de saída, mantendo, com isso, a tensão de saída constante.
Descreva a característica na qual se baseia o funcionamento da Fonte Chaveada e como isso acontece:
O fator básico que caracteriza o funcionamento das fontes chaveadas (ou comutadas) está na capacidade de armazenamento de energia em capacitores (em forma de tensão) e em indutores (em forma de corrente). Se colocarmos capacitores na saída de fontes, conseguimos baixar a ondulação e promover um bom desempenho quanto a transientes de corrente. Os indutores são usados para a transferência de energia de uma fonte primária, normalmente não regulada, para a saída.
Calcule V_L e I_S:
V_L = V_Z + V_BE ⇒ V_L = 8,2 V + 0,7 V ⇒ V_L = 8,9 V
I_S = (V_i - V_L) / R_S ⇒ I_S = (22 V - 8,9 V) / 120 Ω ⇒ I_S = 109 mA
Faça um diagrama de uma fonte de tensão de 15 V, usando um transformador, retificador de meia onda e filtro capacitivo na entrada e na saída do regulador:
Descreva o funcionamento do Conversor Tipo BUCK:
Quando o transistor (T) satura, o diodo D fica reversamente polarizado e a corrente que passa pelo indutor passa também pelo transistor T_on. A polaridade da tensão no indutor proporciona uma corrente de magnetização do indutor. Quando o transistor corta, o diodo D passa a conduzir.
Em um Filtro RC, qual a relação matemática que define o valor da tensão na carga?
Quais os limites operacionais de tensão do Regulador de Tensão Ajustável (LM 317)?
1,2 V e 37 V.
Em uma Fonte Convencional, o que teremos na saída do retificador?
CC (corrente contínua) pulsante.
Qual a vantagem da fonte chaveada?
Utiliza componentes pequenos e capacitores de baixo valor.
Em relação à manutenção, a fonte chaveada apresenta:
Apresenta uma difícil manutenção.
Uma fonte pequena fornece 16 Vcc de saída. Com um voltímetro, mede-se uma corrente CA (corrente alternada) de 240 mV no mesmo ponto. A porcentagem de ondulação da referida fonte será:
Em um Amp. Op. configurado como somador inversor, devido à alta Z_in, teremos duas considerações básicas para determinarmos a tensão de saída. Quais são?
- V⁺ = V^- = 0 V
- I₁ + I₂ = I₃
O que caracteriza a configuração de um Amp. Op. quando usado como BUFFER de tensão?
O sinal de saída é ligado diretamente à entrada inversora.
Um Amp. Op. é um dispositivo integrado de ganho elevado em malha aberta. Ao que se deve a sua vasta utilização?
Sua realimentação é feita externamente, o que proporciona o seu funcionamento em diversas aplicações.
Qual a relação matemática que define o "Fator de Rejeição ao Modo Comum" (CMRR) dos amplificadores operacionais relacionados nos manuais dos fabricantes?
Nos manuais do fabricante, este parâmetro é representado por uma relação logarítmica:
CMRR = 20 · log(A_d / A_c)
Quais as duas causas principais que podem provocar o OFFSET de tensão em um amplificador operacional?
- As tolerâncias admitidas durante a construção dos componentes empregados na etapa diferencial; e
- Ambas as entradas consumindo correntes diferentes (I⁺ e I^-).
Em um Amp. Op. com aplicação direta de todo sinal de saída à entrada inversora, teremos um ganho igual a quanto?
1 (um).
Determine V_S:
Qual será a saída de um Amp. Op. se os sinais aplicados às entradas forem iguais?
Zero (0).
Determine o Sinal de Saída (V_S):
A_V = (R_f / R₁) + 1 ⇒ A_V = (10k / 1k) + 1 ⇒ A_V = 10 + 1 ⇒ A_V = 11 ⇒ V_o = 11 × 0,3 V ⇒ V_o = 3,3 V
O processo do OFFSET da tensão de entrada no Amp. Op., para se ter uma tensão de saída nula na operação em modo comum, chama-se:
Equilíbrio ou Balanceamento.
Qual dispositivo apresenta como característica principal um circuito integrado de ganho elevado, cuja realimentação é feita externamente, surgindo daí quase todas as suas aplicações?
Amplificador Operacional (Amp. Op.).
Desenhe um circuito de um Amp. Op. configurado em Modo Comum:
Descreva as vantagens apresentadas na operação do Amplificador Diferencial pela indução da fonte de corrente constante:
Irá melhorar o Fator de Rejeição ao Modo Comum: CMRR = A_D / A_C.
Represente um circuito com Amp. Op. em que é feita a ligação para que o sinal de saída seja o resultado da subtração entre dois sinais de entrada:
Qual a função do circuito abaixo? Descreva sua aplicação:
Este circuito é um BUFFER (um casador de impedância muito conhecido como Seguidor, Amplificador de Ganho Unitário ou Isolador). Ele é configurado entre dois sistemas em que existe um desbalanceamento entre as impedâncias de saída do circuito gerador (ligada à entrada do Buffer) e de entrada do circuito utilizador ou carga (ligada à sua saída).
Descreva o funcionamento de um Amp. Op.:
Ele funciona com realimentação externa.
Descreva a peculiaridade apresentada pelo circuito integrado que executa a função de amplificador, quanto à alimentação:
Fonte simétrica.
Defina Eficiência de um Amplificador:
É a razão entre a potência máxima transferida para a carga e a potência fornecida pela fonte, multiplicado por 100:
η = (P_{o Máx} / P_in) × 100
Justifique por que, quando se constrói um Amplificador de pequeno sinal, o fator determinante é a linearidade e o ganho de tensão é elevado:
Para este tipo de amplificador não existe a preocupação com a eficiência e com a alta potência de saída.
Qual seria a classe de operação onde se elimina o efeito Cross-Over?
Classe AB.
Qual o tipo de realimentação que ocasiona a diminuição da faixa de resposta (Banda Passante, Faixa de Frequência ou Largura de Banda) do Amplificador?
Realimentação Positiva.
Qual Classe de Operação deve ter o Amplificador para apresentar o rendimento máximo?
Classe C.
O que se sacrifica em um Amplificador para se ter uma maior estabilidade?
O ganho de tensão.
Em qual tipo de Amplificador é comum ocorrer o Cross-Over?
No par complementar de um Amplificador Push-Pull.
Em um Sistema Amplificador de Corrente Contínua, qual o tipo de acoplamento que deveremos utilizar?
Acoplamento Direto.
Quais são os elementos responsáveis pela queda do ganho do amplificador nas baixas frequências?
Pontos de baixa frequência ou pontos de queda de 3 dB.
Quais são os elementos que provocam queda no ganho de um Amp. de tensão na faixa de frequências baixas?
Capacitor de acoplamento e capacitor de desacoplamento.
Qual é a relação existente entre os componentes de acoplamento quando o sinal de entrada é a frequência de corte inferior do amplificador?
X_c = Z_o + Z_in
Qual classe de operação evita a distorção CROSS-OVER em um Amplificador Push-Pull?
Classe AB.
O que ocorre com a frequência de um amplificador com realimentação negativa?
Diminui.
Qual tipo de acoplamento é usado no casamento de impedância entre estágios amplificadores?
Acoplamento a Transformador.
Em que tipo de realimentação o A_vf > A_v?
Realimentação Positiva ou Regenerativa.
Qual é a função de um capacitor de acoplamento?
Impedir que o nível DC de um estágio passe para o estágio seguinte.
Como podemos reduzir a distorção Cross-Over em um Amplificador Push-Pull?
Polarizando o circuito em Classe AB.
Cite as vantagens e desvantagens de um acoplamento RC:
- Vantagens: Baixo custo, boa resposta em baixas frequências e ocupa pouco espaço.
- Desvantagens: Dificuldade no casamento de impedância e limitação na frequência de corte.
Cite três características da realimentação negativa nos Amplificadores:
- Z_in mais alto;
- Maior estabilidade no ganho; e
- Menor Z_o.
Descreva o funcionamento de um regulador shunt (paralelo) a transistor:
Provoca o desvio da corrente de carga, o que mantém a tensão de saída controlada.
Qual é a principal vantagem de uma fonte chaveada?
Utilização de componentes menores para a sua construção.
Que tipo de realimentação provoca aumento na distorção dos Amplificadores?
Realimentação Positiva.
Que tipo de acoplamento é conhecido como Acoplamento por Impedância?
Acoplamento a Transformador.
Que tipo de acoplamento é usado em amplificadores que operam com Servomecanismos?
Acoplamento Direto.
Que tipo de fonte de alimentação tem como característica a proteção contra curto-circuito?
Fonte Chaveada.
O que é Tensão de Off-Set?
É a tensão observada no sinal de saída de um Amp. Op. quando operando em Modo Comum. Idealmente, deve ser 0 (zero).
Que tipo de potenciômetro é usado como elemento de ajuste de Off-Set?
Potenciômetro de Precisão.
Como é chamado o processo de se obter uma saída nula na operação em Modo Comum (ajuste de Off-Set)?
Balanceamento.
Quais as maneiras de se realizar um acoplamento entre dois estágios?
Acoplamento RC, a Transformador e Direto.
Qual tipo de acoplamento é considerado a maneira mais simples de se transferir energia de um estágio para outro?
Acoplamento RC.
Quais as maiores aplicações do Acoplamento a Transformador?
Estágios amplificadores de RF, particularmente nos amplificadores sintonizados, como por exemplo nos receptores AM e FM.
Por que no Acoplamento a Transformador a Frequência de Corte (F_c) fica limitada?
Devido ao resistor de coletor (R_C) ser substituído pelo primário do transformador, fazendo com que o secundário apareça em paralelo com a carga do estágio, limitando a F_c inferior (X_L = 2πfL).
Como a perda de ganho causada pelo Acoplamento RC é compensada?
Aumentando-se o número de estágios amplificadores.
Que tipo de Acoplamento é muito usado em sistemas de controle CC (DC) e Amplificadores de baixa potência?
Acoplamento Direto.

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