SOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS – REFERENTES A FET – DIVISOR

Exercícios
Prof. Luís Caldas
SOLUÇÃO DOS EXERCÍCIOS – REFERENTES A FET – DIVISOR DE TENSÃO E
AUTOPOLARIZAÇÃO – ANÁLISE CC.
1.o Para o Amplificador a seguir, calcular :
DADOS :
Pede-se :
IDSS = 6mA
VP = - 4 V
VDD = 12 V
RD = 1K
a) ( IDq ,VGS ).
b) VDS
RD
VDS
RG
Solução : Pela figura acima verifica-se que a tensão VGS = 0, pois o terminal fonte do
transistor está à terra e o terminal de gate também através do resistor RG.
Quando VGS = 0, a corrente ID = IDSS = 6mA.
a) VGS = 0 e ID = 6mA.
b) VDS = VDD – RD.ID = 12 – 1K.6mA = 6V.
2.o Para o Amplificador acima se RD = 1,5K, pode-se afirmar :
a) Os dados não são suficientes para afirmar qual é a operação do circuito.
b) O amplificador opera na região de saturação.
c) O amplificador opera na região de linear.
d) A tensão VGS =0, o transistor está cortado.
e) Esta configuração fonte comum precisa de resistor de fonte.
Solução :
VDS = VGS – VP = 0 – (- 4) = +4
Daí, como VGS ≥ 0 ⇒ O transistor opera na região de saturação.
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3.o Para o amplificador a seguir, sabendo-se que opera no ponto de constrição da curva do
transistor ID x VDS e são dados :
VZ = 3V, RD = 2K, VP = - 6V e Vdd = 10V.
pede-se:
a) A tensão VGSq.
b) A tensão VDS.
c) A corrente IDSq.
-Vdd
RS
RD
VZ
Solução : Pela figura a tensão VGS = - VZ = - 3V.
a) VZq = - 3V.
b) No ponto de constrição ⇒ VDS = VGS – VP = - 3 – (- 6) = 3V.
c) A corrente
10 - 3
VDD -VDS
IDq =  =  = 3,5mA.
RD
2K
4.o Para o amplificador a seguir, são dados :
IDSS = 10mA, VP = - 4V, RS = 680Ω, RD = 2KΩ, VDD = 12V, RG = 1MΩ. Pede-se :
a) O valor de IDq e VGSq, solução pelo método gráfico.
b) O valor de IDq e VGSq, solução pelo método algébrico.
c) O valor de VDS.
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RD
RG
RS
Solução : O valor de VGSq e IDq, serão retirados do gráfico a seguir.
CURVA DE AUTOPOLARIZACAO
Corrente em A
10
8
6
Curva Transferencia
4
reta de carga
Q
2
0
-4
-3.5
-3
-2.5
-2
-1.5
Tensao em V
-1
-0.5
Os valores retirados do gráfico, são :
VGSq = - 1,9V e IDq = 2,8mA.
b) Método algébrico.
Resulta :
RS2 – 2(VP . RS – VP2 / 2IDSS) + VP2 = 0
VGSq = - 1,89V e IDq = 2,78mA. (Solução mais adequada).
c) VDS = VDD – ID(RS + RD) = 12 – 2,78.10-3. (680 + 2000) = 4,54V.
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0
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5.o Para o amplificador a FET, são dados : VDD = 12V, IDSS = 8mA, RD = 1K, RS = 680Ω,
VP = - 4V, RB1 = 200K, RB2 = 50K. Pede-se :
a) O valor de IDq e VGSq, solução pelo método gráfico.
b) O valor de IDq e VGSq, solução pelo método algébrico.
c) O valor de VDS.
RB1
RD
RB2
RS
Solução : Pelo método gráfico, a polarização será :
a) Método gráfico
CURVA DE POLARIZACAO - DIVISOR DE TENSAO - FET
Id - > Corrente em A
10
reta de carga
Q
5
Curva Transferencia
0
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
VGS -> Tensao em V
VGSq = - 0,9V e IDq = 4,9mA.
b) Método algébrico
Pelo método gráfico, os valores de
RS2 + 2.RS.(VP – VGG) – 2.VP/IDSS + (VP – VGG)2 = 0
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2
3
4
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Daí, IDq = 4,84mA e VGSq = -0,89V.
c) O valor de VDS = VDD – ID.(RS + RD) = 8,71V.
6.o : Deseja-se projetar um amplificador a FET, cujas características são apresentadas a
seguir. O ponto de trabalho do circuito é ID = 2mA e VDS = 5V. Pede-se :
a) O valor de VGS
b) O valor de RS e RD.
c) Os valores de RB1 e RB2
Obs.: Adotar VG = 3V e IRB1 = IRB2 = 0,1mA e VDD = 12V e VP = -4V e IDSS = 10mA.
RB1
RD
RB2
RS
Solução :
a) ID = IDSS.( 1 – VGS/VP) = ID/IDSS = 1 – VGS/VP = 2/10 = 1 – VGS / - 4 = VGS = -1,8V
3 – (-1,8)
VGG - VGS
b) VGG = VGS + RS. ID ⇒ VGG - VGS = RS . ID e RS =  =  = 2,4K
ID
2mA
12 - 5
VDD - VDS
(RS + RD) =  =  = 3,5K ⇒ RD = 3,5K – 2,4K = 1,1K.
2mA
ID
c) VGG = RB2 . IB2 = RB2 = VGG/IRB2 = 3V/0,1mA = 30K e RB1 . IRB2 = 9V/0,1mA = 90K.
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7.o Sabendo-se que gm = gm0 = 5mS no circuito amplificador a FET – autopolarização e
IDSS = 10mA, VP = - 4V, . Pede-se :
a) A corrente ID e VGS de operação do circuito
Solução : Se gm = gmo, então o ponto de polarização, VGS = 0 e ID = IDSS = 10mA
8.o Calcular a impedância de entrada e de saída do circuito de autopolarização prob.4 e do
circuito divisor de tensão prob.5.
Solução :
a) Autopolarização : Zi = RG e ZO = RD. Zi = 1M e ZO = 2K.
b) Divisor de Tensão : Zi = RB1 // RB2 e ZO = RD. Zi = 40K e ZO = 1K.
9.o Para o FET, da figura a seguir, são dados VP = - 4V e IDSS = 12mA RG = 1M e RD = 2K,
calcular :
a) A corrente IDq
b) A tensão VDSq
a) ID = IDSS (1 - VGS/VP)2 = 12mA (1 – -1,5/-4)2 = 4,7mA.
b) VDS = VDD – RD. ID = 12 – 2K.4,7mA = 2,6V.
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10.o Para o circuito a seguir, sabendo-se que RD= 2K e RS= 1K. São dados : VDD=20V,
IDSS = 4,5mA e VP = - 5V, calcular :
a) A corrente ID
b) A tensão VDS
c) A tensão no dreno.
d) A tensão na fonte
Pelo circuito como VGS = 0V então a) ID = IDSS = 4,5mA.
b) VDS = VDD – (RS + RD)ID = 20V – (2K + 1K).4,5mA
VDS = 6,5V.
c) VD = VDS + RS.ID = 6,5 + 1K.4,5mA = 11V.
d) VS = RS ID = 1K.4,5mA = 4,5V.
11.o Para o circuito a seguir são dados : IDSS = 6mA, VP = - 6V, RD = 2,2K, RS = 0,39K e
VDD = 14V, calcular :
a) O valor de VGSq e IDq.
b) O valor da tensão de fonte.
CURVA DE AUTOPOLARIZACAO
Corrente em A
20
15
10
reta de carga
5
0
-6
Curva Transferencia
Q
-5
-4
-3
Tensao em V
-2
-1
0
Do gráfico podemos retirar os valores de VGSq e IDq.
a) Vgsq = - 1,4V e IDq = 3,55mA.
b) A tensão VS = 0,39K.3,55mA = 1,4V.
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12.o Para o circuito da figura a seguir, são dados VDD = 16V, IDSS = 6mA, VP = - 6V,
RD = 2,2K, RS = 2,2K, pede-se :
a) IDq e VGSq
b) VDSq e VS.
Do gráfico, temos :
a) IDq = 2,7mA e VGSq = - 2,0V.
CURVA DE POLARIZACAO - TENSAO VSS - FET
Id - > Corrente em A
6
b) VDSq = VDD – (RS + RD)ID + VSS
4
2
0
-6
Curva Transferencia
Q
VDSq = 16 – (2.2 + 2.2).2,7 + 4 = 8,12V.
reta de carga
-5
-4
-3
-2
-1
0
VGS -> Tensao em V
1
2
3
4
c) VS = 2,2K.2,7 – 4 = 1,94V.
Problemas Recomendados do livro texto Dispositivos Eletrônicos e teoria de circuitos
– 8.a ed. Boylestad, Nashelsky.
pág. 354 – probls. 1,,3,,5,7,9,11,13,15.
Pág. 8