Eletrônica 1: pacote de revisão

Regulador Zener: um diodo Zener polarizado reversamente mantém sua tensão V_Z enquanto sua corrente permanece acima de um mínimo I_Z,min. O resistor em série R assume a diferença entre a entrada e a saída: I_R = (V_in − V_Z)/R. Essa corrente se divide entre a carga, I_L = V_Z/R_L, e o Zener: I_Z = I_R − I_L. Projete para os piores casos: a menor entrada com a maior carga ainda deve deixar I_Z,min, e a maior entrada sem carga dá a maior potência no Zener P_Z = V_Z·I_Z.

Circuitos com LED e diodos: um LED polarizado diretamente tem uma queda aproximadamente igual à sua tensão direta V_F (cerca de 2 V para vermelho, 3 V para azul ou branco), seja qual for a corrente. Um resistor em série define a corrente: R = (V_s − n·V_F)/I para n LEDs em série. Com um modelo de diodo mais exato, V = V₀ + I·r_d, o ponto de operação é onde a reta do diodo encontra a reta de carga I = (V_s − V)/R, de modo que I = (V_s − V₀)/(R + r_d).

Regras do amplificador operacional ideal: com realimentação negativa, o amplificador ajusta sua saída para que as duas entradas fiquem na mesma tensão (V₋ = V₊), e nenhuma corrente entra em qualquer entrada. Escrever a LKC na entrada inversora com esses dois fatos dá a saída.

Regras do amplificador operacional ideal: com realimentação negativa, o amplificador ajusta sua saída para que as duas entradas fiquem na mesma tensão (V₋ = V₊), e nenhuma corrente entra em qualquer entrada. Escrever a LKC na entrada inversora com esses dois fatos dá a saída.

Transitórios de primeira ordem: em um circuito com um capacitor ou um indutor, toda tensão e corrente vai exponencialmente do valor inicial ao valor final: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, com τ = RC ou τ = L/R. Depois de cerca de 5τ o circuito se estabiliza.

Transitórios de primeira ordem: em um circuito com um capacitor ou um indutor, toda tensão e corrente vai exponencialmente do valor inicial ao valor final: x(t) = x(∞) + [x(0) − x(∞)]·e^−t/τ, com τ = RC ou τ = L/R. Depois de cerca de 5τ o circuito se estabiliza.

Resistores em série e em paralelo: em série a mesma corrente passa por cada resistor e R = R₁ + R₂ + …. Em paralelo cada resistor tem a mesma tensão e 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Uma rede em escada é reduzida um par por vez até restar uma única resistência equivalente.

Resistores em série e em paralelo: em série a mesma corrente passa por cada resistor e R = R₁ + R₂ + …. Em paralelo cada resistor tem a mesma tensão e 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Uma rede em escada é reduzida um par por vez até restar uma única resistência equivalente.

Conversores CC-CC: uma chave S conduz durante a fração D de cada período T = 1/f. Em regime permanente a tensão média no indutor é zero (equilíbrio volt-segundo), o que dá as relações de conversão ideais em condução contínua: buck V_o = D·V_in, boost V_o = V_in/(1 − D), buck-boost inversor |V_o| = V_in·D/(1 − D). Um conversor ideal conserva a potência: V_in·I_in = V_o·I_o. Enquanto S conduz, a corrente no indutor sobe ΔI_L = V_L·D·T/L, com V_L = V_in − V_o no buck e V_in no boost e no buck-boost. A ondulação da saída é ΔV_o = ΔI_L/(8fC) no buck e I_o·D/(fC) no boost e no buck-boost. A corrente no indutor apenas toca o zero (o limite da CCM) quando a corrente média no indutor é igual a ΔI_L/2.

Conversores CC-CC: uma chave S conduz durante a fração D de cada período T = 1/f. Em regime permanente a tensão média no indutor é zero (equilíbrio volt-segundo), o que dá as relações de conversão ideais em condução contínua: buck V_o = D·V_in, boost V_o = V_in/(1 − D), buck-boost inversor |V_o| = V_in·D/(1 − D). Um conversor ideal conserva a potência: V_in·I_in = V_o·I_o. Enquanto S conduz, a corrente no indutor sobe ΔI_L = V_L·D·T/L, com V_L = V_in − V_o no buck e V_in no boost e no buck-boost. A ondulação da saída é ΔV_o = ΔI_L/(8fC) no buck e I_o·D/(fC) no boost e no buck-boost. A corrente no indutor apenas toca o zero (o limite da CCM) quando a corrente média no indutor é igual a ΔI_L/2.

Ponte de Wheatstone: dois divisores de tensão compartilham uma mesma alimentação V_s. O divisor da esquerda R₁–R₂ dá V_a = V_s·R₂/(R₁ + R₂) e o divisor da direita R₃–R₄ dá V_b = V_s·R₄/(R₃ + R₄); a saída é V_ab = V_a − V_b. A ponte está equilibrada (V_ab = 0, sem corrente no medidor) quando R₁/R₂ = R₃/R₄, isto é, R₁·R₄ = R₂·R₃. Vista da saída, a ponte é uma fonte de Thévenin com R_th = R₁∥R₂ + R₃∥R₄.

Extensômetros: um extensômetro altera sua resistência com a deformação: ΔR/R = GF·ε, onde o fator do extensômetro GF é cerca de 2 para folha metálica. Em uma ponte com todos os braços iguais a R, um extensômetro ativo (um quarto de ponte) dá V_o ≈ V_s·GF·ε/4. Dois extensômetros ativos com deformações opostas em braços adjacentes (meia ponte) dão V_s·GF·ε/2, e quatro (ponte completa) dão V_s·GF·ε. A tensão mecânica segue da lei de Hooke, σ = E·ε. As células de carga indicam sua sensibilidade em mV/V: a saída a plena carga por volt de excitação.

Álgebra booleana: as regras que simplificam expressões são X + X′ = 1 e X·X′ = 0, X + X = X, a absorção X + X·Y = X, a regra de combinação X·Y + X·Y′ = X, X + X′Y = X + Y e o teorema do consenso XY + X′Z + YZ = XY + X′Z. As leis de De Morgan transformam (X·Y)′ em X′ + Y′ e (X + Y)′ em X′·Y′. Um mapa de Karnaugh aplica essas regras graficamente: cada grupo de duas células vizinhas é um uso de XY + XY′ = X.

Flip-flops e contadores: um flip-flop muda apenas na borda ativa do clock. D copia a sua entrada (Q⁺ = D); T inverte quando T = 1; JK mantém para 00, zera para 01, seta para 10 e inverte para 11. Um contador binário de n bits tem 2ⁿ estados e conta módulo 2ⁿ; um contador módulo N conta 0, 1, …, N − 1 e volta a 0, e precisa de flip-flops em número igual ao menor n com 2ⁿ ≥ N. Cada estágio de um contador assíncrono (ripple) divide a frequência por dois, de modo que a última saída de um contador módulo N funciona a f_clk/N. Um contador Johnson de n flip-flops tem 2n estados, um contador em anel n.