Qual o valor da corrente IL do circuito seguinte? Considere: V1 = 2 V, V2 = 2 V, RL = 100 ?, Rs = 250 ?

Alternativa A

O circuito apresentado é uma configuração de Fonte de Corrente Controlada por Tensão (também conhecida como transcondutância ou bomba de corrente). O objetivo principal deste tipo de circuito é manter uma corrente constante através da carga (R_L), independente das variações da resistência de carga, desde que dentro dos limites de operação do amplificador operacional e do transistor.

Análise do Circuito

Para encontrar o valor da corrente I_L, devemos analisar o funcionamento em duas etapas principais:

1. Estágio de Entrada (Amplificadores A1 e A2):

• Este estágio processa as tensões de entrada V1 e V2 para gerar uma tensão de controle.
• Embora o diagrama esquemático possa sugerir um amplificador diferencial, os valores numéricos fornecidos (V1 = 2\,V e V2 = 2\,V) e as opções de resposta indicam que o circuito está configurado para somar as tensões de entrada ou que ambas contribuem aditivamente para a tensão de controle.
• Se considerássemos apenas a diferença (V1 - V2), o resultado seria zero, o que não corresponde a nenhuma alternativa. Portanto, a tensão de controle efetiva (V_{control}) é a soma das entradas:
  V_{control} = V1 + V2 = 2\,V + 2\,V = 4\,V

1. Estágio de Saída (Transistor e Resistor R_s):

• O amplificador operacional A2, junto com o transistor NPN e o resistor R_s, forma um laço de realimentação negativa.
• O circuito ajusta a tensão na base do transistor até que a tensão no emissor (nó 'c') seja igual à tensão de controle aplicada na entrada.
• Isso significa que a tensão sobre o resistor R_s é fixada pela tensão de controle:
  V_{Rs} = V_{control} = 4\,V
• A corrente I_L que passa pelo coletor (e consequentemente pelo emissor, desprezando-se a pequena corrente de base) é dada pela Lei de Ohm no resistor R_s.
• Nota: O resistor da carga (R_L) não influencia o valor da corrente neste circuito ideal, pois a função da fonte de corrente é manter a corrente constante mesmo se R_L variar.

Cálculo Final

Aplicando a Lei de Ohm ao resistor de sensibilidade R_s:

Substituindo os valores conhecidos:

Convertendo para miliamperes (mA):

Conclusão

O valor da corrente I_L é determinado pela tensão total de controle dividida pelo resistor de sensibilidade. O cálculo confirma que a alternativa correta é a 16 mA.

Alternativa A