trabalho - eletronica analogica

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<p>Aidon Fernando Thomas</p><p>Ru 4066040</p><p>OBJETIVO</p><p>Atividade Prática</p><p>Entender o funcionamento dos circuitos não lineares utilizando diodos. Trabalhar com retificadores de meio onda e de onda completa. Projetar e testar uma etapa de um amplificador transistorizado. Montar circuitos básicos com amplificadores operacionais.</p><p>MATERIAL UTILIZADO</p><p>Componentes (o aluno deverá adquirir – consumíveis)</p><p>Quantidade mínima</p><p>Material Utilizado</p><p>2</p><p>Diodos 1N4007</p><p>1</p><p>CI UA741</p><p>1</p><p>Transistor BC337 ou BC548 NPN</p><p>-</p><p>Resistores vários (o valor dos resistores dependerá do cálculo do</p><p>aluno</p><p>1</p><p>Capacitor eletrolítico de 10μF</p><p>-</p><p>Cabos Flexíveis (para as conexões na protoboard)</p><p>1</p><p>Transformador 220-110/12x2 (transformador com ponto médio)</p><p>EXPERIÊNCIA 1: Ceifador em dois níveis</p><p>Nota da atividade: 3 pontos</p><p>Figura 1: Transformador com duas bobinas no secundário.</p><p>Figura 2: Ceifador em dois níveis.</p><p>Métodos</p><p>1. Separe os seguintes materiais:</p><p>a. Protoboard</p><p>b. Transformador.</p><p>c. Osciloscópio</p><p>d. 2 Diodos 1N400X</p><p>e. 1 Resistor de 10 kΩ</p><p>f. 2 Fontes de alimentação</p><p>2. Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado na Figura 3.</p><p>Figura 3: Montagem do circuito.</p><p>Tabela 1: Sinais de entrada e saída de um ceifador</p><p>Parâmetro</p><p>𝒗𝒊 [𝑽]</p><p>𝒗𝒐 [𝑽]</p><p>Tensão pico a pico [V]</p><p>48v</p><p>8,88v</p><p>Frequência [Hz]</p><p>60 hz</p><p>60 hz</p><p>Tabela 2: Curva de transferência de um ceifador em dois níveis (ver vídeo para saber como completar a tabela).</p><p>𝒗𝒊 [𝑽]</p><p>𝒗𝒐 [𝑽]</p><p>-26,2</p><p>4,2</p><p>-22,2</p><p>4,2</p><p>-20,2</p><p>4,2</p><p>-18,2</p><p>4,2</p><p>-16,2</p><p>4,2</p><p>-14,2</p><p>4,2</p><p>8,2</p><p>8,2</p><p>14,2</p><p>8,2</p><p>16,2</p><p>8,2</p><p>20,2</p><p>8,2</p><p>3. Coloque no relatório uma imagem da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída.</p><p>a. Explique o funcionamento do circuito (funcionamento do circuito com díodos)</p><p>Ceifador em dois níveis, vai cortar todo o sinal que for inferior a 4,2 vca, e e todo o sinal que for superior a 8,2 vca</p><p>b. Justifique a forma de onda de saída.</p><p>A forma de onda de saída é uma onda quadrada, exatamente por que corta a tensão de entrada em dois níveis, pico da senoide positivo e negativo</p><p>c A partir dos sinais de entrada e saída apresentados na Tabela 2 faça o gráfico da curva de transferência do circuito.</p><p>EXPERIÊNCIA 2: Amplificador transistorizado</p><p>Polarizar um circuito transistorizado para trabalhar na região ativa considerando os</p><p>seguintes dados: 𝛽 = 250, 𝑉𝐵𝐸</p><p>= 0,7𝑉, 𝑉𝐶𝐸</p><p>= 𝑉𝐶𝐶. 2</p><p>Considerando a alimentação 𝑉𝐶𝐶 = 15𝑉, projetar a etapa para ter um ganho 𝐴𝑉 = −4.</p><p>· Adotar os resistores necessários e calcular os outros em função deles.</p><p>· Para os resistores calculados, adotar o resistor de valor comercial mais próximo, exemplo: se o resistor calculado foi de 30kΩ, adotar 27kΩ ou 33kΩ (não tem problema em adotar um ou o outro).</p><p>· Calcular o restante dos resistores usando estes valores comerciais.</p><p>Sugestão adotar 𝑅𝐸 = 1𝑘Ω, e 𝑅2 = 10𝑘Ω.</p><p>Figura 5: Amplificador transistorizado.</p><p>Métodos</p><p>1. Cálculo do circuito a partir dos dados do ponto de operação</p><p>2. Coloque no relatório imagens da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída.</p><p>a. Determine o ponto de operação real do sistema.</p><p>𝑽𝑪𝑬</p><p>𝑽𝑩𝑬</p><p>𝑰𝑪</p><p>𝑰𝑩</p><p>6,8 v</p><p>0,6v</p><p>0,91 mA</p><p>2,9uA</p><p>b. Varie o formato e forma de onda e frequência do sinal de entrada e</p><p>verifique o sinal de saída. A resposta do sistema é linear? Porquê? Pesquise.</p><p>A resposta do sistema é linear, ate por que a característica de um transístor de junção é sua linearidade e portanto a possibilidade de aplicação do teorema de superposição até um limite, onde ocorre um corte</p><p>c. Pesquise na teoria. O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande? Por quê?</p><p>Quando o sinal de entrada for grande, a corrente do emissor não será mais senoidal devido a não linearidade da curva do diodo. Quando o sinal for grande demais, a corrente do emissor ficará alongada no meio ciclo positivo e comprimida no meio ciclo negativo. Uma onda distorcida,.</p><p>d. Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule o</p><p>ganho de tensão 𝐴𝑉</p><p>= 𝑣𝑜 e preencha a Tabela 4</p><p>𝑣𝑖</p><p>𝑨𝑽 calculado</p><p>𝑨𝑽 medido</p><p>- 4 v</p><p>-3,83 v</p><p>e. Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado. Pode ser ligeiramente diferente, explique por quê.</p><p>Possivelmente a divergência entre os valores calculados e medidos são relacionados as tolerâncias dos componentes ( resistores) e também da aproximação utilizada na pratica quanto aos componentes calculados</p><p>EXPERIÊNCIA 3: Amplificador Operacional</p><p>Os amplificadores apresentados na Figura 6 serão testados por separado. O amplificador operacional deverá ser alimentado com 𝑉𝐶𝐶 = 12𝑉 e −𝑉𝐸𝐸 = −12𝑉.</p><p>· Para o amplificador inversor (Figura 6(a)), calcular 𝑅1 e 𝑅2 de tal forma que o circuito tenha um ganho de tensão 𝐴𝑉 = −4.</p><p>Calculo : Av = -4= R2/R1</p><p>adotando que R1 = 1 𝑘Ω temos que:</p><p>Av = -4* 1=R2 ou seja R2 = 4 𝑘Ω, usado 4,7𝑘Ω,</p><p>· Para o amplificador não inversor (Figura 6(b)), calcular 𝑅1 e 𝑅2 de tal forma que o circuito tenha um ganho de tensão 𝐴𝑉 = 3.</p><p>Calculo : Av = 3 =1+ R2/R1</p><p>adotando que R1 = 1 𝑘Ω temos que:</p><p>Av = 3* 1=1 + R2 ou seja R2 = 3-1 = R2 = 2𝑘Ω, usado 2,2 𝑘Ω,</p><p>(a)</p><p>(b)</p><p>Figura 8: (a) Amplificador inversor. (b) Amplificador não inversor.</p><p>Métodos</p><p>1. Separe os seguintes materiais:</p><p>a. Protoboard</p><p>b. Gerador de funções</p><p>c. Osciloscópio</p><p>d. 2 Fontes de alimentação</p><p>e. 1 Amplificador operacional UA741 (pode ter outro nome como LM741, o que importa é o número 741)</p><p>f. Resistores calculados no projeto</p><p>Figura 9: Amplificador inversor – montagem do circuito.</p><p>Figura 10: Amplificador não inversor – montagem do circuito e colocação das pontas do osciloscópio.</p><p>2. Coloque no relatório imagens da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída.</p><p>Sinal de amplificador inversor</p><p>Sinal de amplificador não inversor.</p><p>i. Varie o formato e forma de onda e frequência do sinal de entrada e verifique o sinal de saída. A resposta do sistema é linear? Por quê? Pesquise.</p><p>O resposta do sistema é linear até determinado ponto. A banda passante é finita , o que significa que a faixa de frequência de operação e limitada pelas próprias caracterizaras do dispositivo.</p><p>ii. Pesquise na teoria. O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande? Por quê?</p><p>A limitação, saturação do mecanismo se trata da fonte de alimentação e a saturação ocorre em valores ligeiramente inferiores aos valores da fonte de alimentação.</p><p>Iii Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule</p><p>o ganho de tensão 𝐴𝑉</p><p>= 𝑣𝑜 e preencha a Tabela 5.</p><p>𝑣𝑖</p><p>\zx\</p><p>iii. Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado. Pode ser ligeiramente diferente, explique por quê.</p><p>Os ganhos são ligeiramente diferentes do calculo devido aos valores comerciais dos resistores utilizados que divergente dos valores calculados</p><p>Tabela 5: Ganho de tensão de amplificadores na configuração de inversor e não inversor (ver vídeos para saber como completar a tabela).</p><p>Inversor</p><p>Não inversor</p><p>𝑨𝑽</p><p>calculado</p><p>𝑨𝑽 medido</p><p>𝑨𝑽</p><p>calculado</p><p>𝑨𝑽 medido</p><p>-4</p><p>10,1/2,18= 4,63v</p><p>3</p><p>7,94/2,18 = 3,007v</p>