Aula 4 Modelos CC e CA para Diodos -...

Prof. AC.Seabra-PSI/EPUSP 2013 1

Aula 4Modelos CC e CA para Diodos

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PSI 2223 – Introdução à EletrônicaProgramação para a Primeira Prova


4ª Aula: Modelos CC e CA para DiodosNa aula passada você foi desafiado a:

-Explicar porque a lei do diodo real é de difícil utilização paracálculos rápidos 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 reais 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 reais

-Discutir a adequação e escolher o modelo apropriado pararealizar uma análise de circuitos empregando diodos reais


Ao final desta aula você deverá estar apto a:

-Explicar e utilizar a notação empregada em eletrônica paradiferenciar sinais constantes e sinais variáveis no tempo.

-Diferenciar resistências reais, resistências para modelagem emCC e resistências para modelagem em CA (incrementais)

-Selecionar modelos CC ou CA para realizar análises em circuitoscom diodos em função do tipo de problema

-Calcular resistências e outros parâmetros para modelagem CC e para modelagem CA

-Descrever o procedimento para cálculo de grandezas CC e CA emcircuitos com diodos

-Calcular tensões e correntes tanto CC como CA em circuitos com diodos

4ª Aula: Modelos CC e CA para Diodos


Na Aula Passada vimosa Análise por Modelos Linearizados (CC)

O Modelo com VD0 e rD O Modelo só com VD

Assumimos VD =0,7V


Exemplo 3.4:

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%)

Na Aula Passada vimosa Análise por Modelos Linearizados (CC)


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.


Vamos inserir uma Variação CA naEntrada (um Pequeno Sinal)

iD

iD

id

ID

Id


Vamos inserir um Pequeno Sinalna entrada

VDC

I(t)

t

?


Que modelo utilizar para pequenos sinais?

Qual modelo utilizar?

-Modelo chave aberta, chave fechada (diodo ideal)?

-Modelo VD constante = 0,7V?

-Modelo de resistência rD + VD0?


Pequenos sinais (CA)Tentando utilizar o modelo rD + VD0

-Modelo de resistência rD + VD0

Aproxideal


Pequenos sinais (CA)O ideal é a tangente ao ponto!!!

Muito Melhor


Pequenos sinais (CA)A tangente ao ponto: uma análise matemática

Qual a tangente à expressão?

TnVSD eII /VD

( ) ( )D D dv t V v t TnVtSD eIti /vD )()(

TnVtSD eIti /v[V dD )]()( TT nVnV

SD eeIti (t)/v/V dD)(

TnVDD eIti (t)/vd)(



Qual a tangente (primeira derivada) da expressão?

TnVDD eIti (t)/vd)(

Ou podemos representar a expressão de id(t)por uma soma infinita de termos calculados como as derivadas em um determinado ponto (Série de Taylor):

( ) TnVD

Dd T

Ii t ev nV

dv (t) /

0 d

T

vonde a e xnV



32

61

21

111.)(

T

d

T

d

T

dD

nVDD nV

vnVv

nVvIeIti T(t)/vd

Se podemos fazer uma boa aproximação considerandoapenas os dois primeiros termos:1

T

d

nVv

)()( tvnVIIeIti dT

DD

nVDD

T (t)/vd



Como iD(t) = ID + id(t), por inspeção:

)()( tvnVIti dT

Dd

)()( tvnVIIeIti dT

DD

nVDD

T (t)/vd

1

dr

D

Td I

nVr


Exemplo 3.6: Considere o circuito abaixo, alimentado poruma fonte V+ constituída por um sinal CC de 10V sobre o qualaplica-se um sinal senoidal de 60Hz com 1Vp de amplitude. Calcule a tensão CC sobre o diodo e a amplitude do sinal senoidalsobre ele. Assuma que o diodo tem uma queda de tensão de 0,7V em 1mA e n=2.



• 1º : Calcular Ponto Quiescente – Parte CC

• 2º : Calcular Parte Alternada – Parte CA



Análise DC Análise AC

Análise Global: Análise DC + Análise AC


Portanto Exemplo 3.6:

Passos:- Resolver a parte CC

-Modelo diodo ideal (aberto/fechado)-Modelo bateria-Modelo bateria+rD

- Resolver a parte CA-Modelo para pequenos sinais

mAk

ID 93,010

)7,010(

mVkrR

rvv

mAmV

InVr

d

dsd

D

Td

35,55410

54

8,5393,0252


Exemplo 3.7: No circuito abaixo temos cerca de 2,1V na saída(n=2). Queremos saber qual a variação percentual de tensão nasaída quando temos:(a) 10% de variação na tensão de entrada(b) Quando acoplamos uma carga na saída (mantendo a tensãode entrada em 10V fixos)

10 2

9

11

7

( , )

,kmA

Semcarga:

R DI I 2,1V

Sem Carga:


Exemplo 3.7:

(a) 10% de variação na tensão de entrada(b) Quando acoplamos uma carga na saída (mantendo a tensão de entrada em 10V fixos)

2 25 6 37 9

33191 18 6

1 19

,,

. ,

Td

D

dd s

d

nV mVrI mA

rv vR r

V mVk

7 9, mA2,1V

Sem Carga:

• Parte CC: VO=2,1V e ID=7,9mA

• Parte CA:


Exemplo 3.7:

(b) Quando acoplamos uma carga na saída (mantendo a tensão de entrada em 10V fixos)

10 2 1 7 91

( , )Semcarga: ,R DI I mAk

Semcarga:

R DI I 7 9 2 1 1 7 9 2 1 5 8Comcarga:

, m , V k ( , , )m , mR

D R L

Se I cteI I I A A

RI

DI

LI

2,1V3 19 5 8 7 9 40V ( ) .( , , ) mVs d Dcom L D sem Lr I I

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