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Enunciado

Elétrica - James W. Nilsson, Circuitos Elétricos- Ed: 10º - Capítulo 5.Problemas - Ex. 42

O circuito no interior da área sombreada da Figura P5.42 é uma fonte de corrente constante para uma faixa limitada de valores de R L .

a) Determine o valor de i L   para R L   =   4   k Ω .

b) Determine o valor máximo de RL para o qual i L tenha o valor definido em (a).

c) Suponha que R L =   16   k Ω . Explique o funcionamento do circuito. Você pode admitir que i n = i p ≈ 0   sob todas as condições de operação.

d) Desenhe um gráfico de i L versus R L para 0 ≤ R L ≤   16   k Ω .

Passo 1

Falaiii meus xuxu’s, ceis tão bonzinho??

Espero que sim hein, bora lá pra mais uma?

Encostaaaa

Redesenhando o circuito como mostrada abaixo

Passo 2

  1. Para um amplificador operacional ideal

    2. v p = v n

    i p = i n = 0 A

    Do circuito

    v p = v n = 8 V

    Suponhamos que o amplificador operacional esteja operado dentro de sua faixa linear, então a correte de carga é

    i L = v n 4 k

    = 8 4000

    = 2   m A

    Para R L = 4 k Ω , a tensão de saída é

    v o = 4 k + 4 k 2 m

    = 8 k 2 m

    = 16   V

    Desde a saída v o < 20   V . A suposição de operação linear está correta.

    Portanto, a corrente de carga i L é 2mA.

    Passo 3

  2. Do circuito, a tensão de saída é

    3. v o = i L R L + i L 4 k

    = 2 × 10 - 3 R L + 2 × 10 - 3 4 k

    = 2 × 10 - 3 R L + 8

    O valor máxima de v o é 20V. Agora, calcule o valor máximo de R L PARA i L = 2   m A é

    20 = 2 × 10 - 3 R L + 8

    20 - 8 = 2 × 10 - 3 R L

    12 = 2 × 10 - 3 R L

    R L = 12 2 × 10 - 3

    R L = 6 k Ω

    Portanto, o valor máximo de resistência de carga é de 6 k Ω

    Passo 4

  3. Quando o amp-op está operando em região linear, a corrente de carga i L é independente de R L . Da parte (b), o amp-op opera em região linear, quando R L ≤ 6 k Ω . Portanto, quando R L = 16   k Ω , o amp-op está saturado.

    4. Se o amplificador operacional estiver saturado, a tensão de saída é igual à sua tensão de alimentação.

    v o = V c c

    = 20   V

    Como i p = i n = 0 A , a corrente de carga é

    i L = v o 4 k + R L

    = 20 4000 + 16,000

    = 1   m A

    Quando, R L = 16   k Ω , o amp – op está saturado e a tensão de saída é v o = 20   V e a corrente de carga é i L = 1   m A .

    Passo 5

  4. Da parte (b) o amp op opera em região linear para R L ≤ 6 k Ω e opera em saturação, quando R L > 6 k Ω .

Quando op-amp está na região linear R L ≤ 6 k Ω , a corrente de carga é

i L = v n 4 k

= 8 4000

= 2 m A

Quando op-amp está na região de saturação 6 k Ω < R L ≤ 16 k Ω , acorrente de carga é

i L = V c c 4 k + R L

= 20 4 k + R L

O esboço i L versus R L   é mostrado abaixo

Resposta

  1. Portanto, a corrente de carga i L é 2mA.
  2. Portanto, o valor máximo de resistência de carga é de 6 k Ω .
  3. Quando, R L = 16   k Ω , o amp – op está saturado e a tensão de saída é v o = 20   V e a corrente de carga é i L = 1   m A .
  4. Vide o passo 5.

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