Questões de Física do ano 2008

A figura acima mostra um impulso unitário X(s) = 1 [V] aplicado nos terminais de entrada de um sistema dinâmico cuja função de transferência é H(s). A transformada de Laplace Y(s) do sinal observado nos terminais de saída possui um zero em s = -2, e pólos em s ₁ = 0, s ₂ = - 1 e s ₃ = -3. Sabendo-se que Y(1) = 3/4 [V], julgue os itens subseqüentes.

As constantes de tempo do sistema dinâmico são J₁ = 1 [s] e J2 = 1/3 [s].

O circuito digital ilustrado acima é constituído por dois transistores NMOS do tipo enriquecimento (Q ₁ e Q ₂ ), idênticos, e por um transistor NMOS do tipo depleção (Q ₃ ), que desempenha a função de resistor não linear. O circuito é projetado para trabalhar com dois níveis de tensão de entrada: 0,2 V (nível lógico 0) e 4,0 V (nível lógico 1). Quando Q ₁ é alimentado com 4,0 V, a corrente de dreno e a potência estática dissipada correspondentes são 555 µA e 166,5 µW, respectivamente. Com base nessas informações, e sabendo-se que a tensão de limiar de Q ₁ é dada por V _t = 2,0 V, julgue os próximos itens.

O circuito acima implementa uma porta lógica do tipo NOR (não-ou), e os níveis de tensão de saída (V ₀ ) são indicados na tabela verdade a seguir.

O circuito digital ilustrado acima é constituído por dois transistores NMOS do tipo enriquecimento (Q ₁ e Q ₂ ), idênticos, e por um transistor NMOS do tipo depleção (Q ₃ ), que desempenha a função de resistor não linear. O circuito é projetado para trabalhar com dois níveis de tensão de entrada: 0,2 V (nível lógico 0) e 4,0 V (nível lógico 1). Quando Q ₁ é alimentado com 4,0 V, a corrente de dreno e a potência estática dissipada correspondentes são 555 µA e 166,5 µW, respectivamente. Com base nessas informações, e sabendo-se que a tensão de limiar de Q ₁ é dada por V _t = 2,0 V, julgue os próximos itens.

A máxima potência estática dissipada pelo circuito digital é P _max = 5,55 mW.

O slew-rate (SR) de um amplificador operacional é definido como a taxa máxima de variação de seu sinal de saída  para que não ocorra distorção não-linear. Assim, se um determinado sinal de saída demandar uma taxa máxima de variação superior ao valor SR, esse sinal será distorcido e o amplificador operacional não funcionará satisfatoriamente. Com relação ao circuito ilustrado acima, em que o amplificador operacional possui SR = 15 V/ :s, julgue os itens seguintes.

Admitindo-se que o amplificador operacional possa ser aproximado pelo seu modelo ideal, a função de transferência do circuito é dada por

O slew-rate (SR) de um amplificador operacional é definido como a taxa máxima de variação de seu sinal de saída  para que não ocorra distorção não-linear. Assim, se um determinado sinal de saída demandar uma taxa máxima de variação superior ao valor SR, esse sinal será distorcido e o amplificador operacional não funcionará satisfatoriamente. Com relação ao circuito ilustrado acima, em que o amplificador operacional possui SR = 15 V/ :s, julgue os itens seguintes.

Acoplando-se o sinal v _i (t) = 25cos(4 × 10 ⁶ t + 150 o ) [mV] à entrada do circuito, e substituindo-se Z ₁ (s) e Z ₂ (s) por 100 µ e R ₂ , respectivamente, o valor máximo de R 2 para que o sinal de saída v _o (t) não seja distorcido pelo efeito slew-rate é R _2max = 5 k