Aula 3 Análise gráfica e Modelos CC p/ Diodos -...
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PSI 2223 – Introdução à EletrônicaProgramação para a Primeira Prova
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3ª Aula: Análise Gráfica e Modelos CC p/ DiodosAo final desta aula você deverá estar apto a:
-Explicar porque a lei do diodo é de difícil utilização para cálculosrápidos de tensões e correntes em um circuito com diodos
-Listar os modelos alternativos à equação do diodo para cálculosrápidos em regime CC
-Realizar análises gráficas de comportamento de circuitos com diodos quando submetidos a variações de parâmetros
-Explicar como construir e determinar os parâmetros dos modeloslinearizados para o diodo real
-Empregar modelos linearizados para determinar correntes e tensões em circuitos com diodos
-Discutir a adequação e escolher o modelo apropriado pararealizar uma análise de circuitos empregando diodos
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Diodo RealA Análise pelo Modelo Exponencial
TnVSD eII /vD
Aplicando a lei das malhas:
RVVI
VIRV
DDDD
DDDD
.Pelo modelo Diodo Ideal:
VD = 0ID = VDD/R
(2)
(1)
1
2
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Diodo RealA Análise pelo Modelo Exponencial
TnVSD eII /vD R
VVI DDDD
Exemplo 3.4: Determine os valores da corrente ID e datensão VD para o circuito abaixo com VDD = 5 V e R = 1 k. Suponha que a corrente do diodo é de 1 mA para uma tensãode 0,7 V, e que a queda de tensão varia de 0,1 V para cadadécada de variação na corrente.
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1
212 log3,2
D
DTDD I
InVVV
Diodo Real
Lembre-se que:
mA3,41
7,05
12
R
VVI DDDD
763,0log1,07,0V1
2D2
D
D
II
V762,0 3,4
237,4log1,0763,0V
mA237,41
763,05
D3
3
DI
Exemplo 3.4: A solução tem que ser iterativa!!!
Para I = 4,3mA, qual o novo VD2?
e neste exercício 2,3nVT = 0,1V!!!
Para I = 1mA, VD1 = 0,7V:
Quando se emprega a lei do diodo chamamos a solução de solução exata
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Diodo RealA Análise por Modelos Linearizados
para o regime CC
TnVSD eII /vD R
VVI DDDD
Nosso problema advém da equação do diodo ser não linear. E se conseguirmos linearizá-la?
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Diodo RealA Análise por Modelos Linearizados (CC)
Aproximação da Curva Característica por Retas
-Até VD0 (reta A), diodo aberto
-Após VD0 (reta B), segmento de reta com inclinação 1/rD
-Como criar um modelo?
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Diodo RealA Análise por Modelos Linearizados (CC)
O Modelo com VD0 e rD
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Exemplo 3.4 de novo!: Determine os valores da corrente IDe da tensão VD para o circuito abaixo. Suponha que a correntedo diodo é de 1 mA para uma tensão de 0,7 V, e que a quedade tensão varia de 0,1 V/década de corrente.
Temos que descobrir um VD0 e um rD!!!
0 1 1
0 0
0 1 0 1 1110 1 9
0 7 10 7 11 1 0 689
, ,( )
sendo (V , ) ( , ; ), ,
D
D D D D D D
D D
V VrI mA m
V V r I I V mAV V mA V V
=0,689V
=11
TnVSD eII /vD
RVVI DDD
D
5V
1k
4,24 0,762D DI mA e V V
Interpretação do livro é diferente!
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Exemplo 3.4 de novo!:
0 1 1
0 0
0 1 0 1 1110 1 9
0 7 10 7 11 1 0 689
, ,( )
sendo (V , ) ( , ; ), ,
D
D D D D D D
D D
V VrI mA m
V V r I I V mAV V mA V V
=0,689V
=115V
1k
Interpretação do livro é diferente (Exemplo 3.5)!
0,65V
(0,9 0,65)12
0,25 2012
mA
k
=0,65V
=20
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Exemplo 3.4 de novo!:
5V
1k
5V
1k
0,689V
11
0 5 0 689 4 261011
, ,DD DD
D
V VI mAR r
0 0 689 11 4 26 0 736, , ,D D D DV V r I m V
Solução exata: ID = 4,28mA e VD =0,762V
0( )DD D D D DV RI V r I
DV
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Ex. 3.4 de novo!: Vamos ver como o livro determinou VD0 e rD.
“1 mA para uma tensão de 0,7 V, e queda de tensão de 0,1 V paracada década”...
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Ex. 3.4 de novo!: “1 mA para uma tensão de 0,7 V, e queda de tensão de 0,1 V paracada década”...
0,1V/decrD = 11
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0,1V/dec 0,1V/dec0,1V/decrD = 10
0,1V/decrD = 10
VD0 = 0,69V VD0 = 0,71V
ID = 4,27mA eVD =0,733V
ID = 4,25mA eVD =0,752V
Nossa Solução Uma Solução Mais Adequada
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Resumindo
4,25mA (-1%)4,27mA (-1%)4,26mA (-1%)4,28mAID
0,752V (-2%)0,733V (-4%)0,735V (-4%)0,762VVD
Ref em 4mA
e rD = 11Ref em 1mAe rD = 11
Livro (rD = 20)Exata
Em engenharia, erros menores que 10% sãoaceitáves e melhores que 5% são muito bons!
Será então que não exageramos na dose?
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Exemplo 3.4 de novo!:
Resumindo
4,3mA (+1%)4,25mA (-1%)4,26mA (-1%)4,28mAID
0,7V (-8%)0,752V (-2%)0,735V (-4%)0,762VVD
Modelo só VDRef em 4mALivroExata
Modelo Diodo Ideal (Chave aberta, chave fechada): VD = 0; ID = 5mA (17%)
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Exercício 3.12 Projete o circuito da Figura E3.12 para proporcionaruma tensão de saída de 2,4 V. Suponha que os diodos disponíveistenham 0,7 V de queda com uma corrente de 1 mA e que V = 0,1 V/década de variação na corrente.