Prática Materiais Elétricos

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GRADUAÇÃO
UNEC / EAD
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE CARATINGA
DISCIPLINA: Eletrônica Analógica
Relatório de Práticas - Engenharia Elétrica
1. IDENTIFICAÇÃO DO RELATÓRIO
Título da Prática: Amplificador
Nome do Aluno: Leandro Vieira Dias
Data: 25\09\2024
2. OBJETIVO DA PRÁTICA
O objetivo deste experimento é familiarizar o usuário com uma das principais aplicações do transistor, um componente semicondutor essencial na eletrônica. Analisando o circuito disponível, será possível compreender como o transistor funciona como amplificador.
3. PROCEDIMENTO
1. Montagem do Circuito na Protoboard:
· Conecte os componentes eletrônicos (resistores, capacitores, diodos, etc.) na protoboard de acordo com o esquema do circuito fornecido.
· Utilize fios de conexão (jumpers) para interligar os componentes conforme o diagrama esquemático.
· Certifique-se de que todos os componentes estão corretamente conectados às suas posições corretas nos barramentos de energia (positivo e negativo).
2. Configuração do Gerador de Funções:
· Conecte as saídas do gerador de funções à entrada do circuito na protoboard. O gerador de funções é usado para aplicar um sinal (tensão) de teste ao circuito.
· Defina o tipo de onda (por exemplo, senoidal, quadrada ou triangular) no gerador de funções.
· Ajuste a frequência e amplitude da função de acordo com os requisitos do experimento, como descrito no roteiro de prática.
· Ligue o gerador de funções e verifique se o sinal está sendo enviado para o circuito.
3. Uso do Osciloscópio:
· Conecte as sondas do osciloscópio aos pontos de entrada e saída do circuito que deseja monitorar.
· O canal 1 deve ser conectado à entrada do circuito (sinal fornecido pelo gerador de funções).
· O canal 2 deve ser conectado à saída do circuito, para verificar a resposta do circuito ao sinal de entrada.
· Configure a escala de tempo (tempo por divisão) e a escala de tensão (volts por divisão) do osciloscópio, de modo que o sinal seja visualizado corretamente na tela.
· Ligue o osciloscópio e observe as formas de onda na tela para verificar o comportamento do circuito.
4. Análise e Comparação dos Resultados:
· Compare o sinal de entrada (visualizado no canal 1) com o sinal de saída (visualizado no canal 2). Observe a diferença em termos de amplitude, frequência e forma de onda, verificando se o circuito está realizando a função esperada (por exemplo, filtragem, amplificação, etc.).
· Caso o circuito envolva uma resposta em frequência, ajuste a frequência no gerador de funções para avaliar o comportamento em diferentes faixas de frequência.
4. RESULTADOS OBTIDOS
Resultados Obtidos no Experimento do Circuito RC em Série
Ao realizar o experimento descrito, os seguintes resultados podem ser observados no osciloscópio:
1. Sinal de Entrada (1 kHz, 5Vpp):
· O gerador de funções aplica um sinal senoidal de 1 kHz com amplitude de 5 V pico a pico (Vpp) ao circuito.
· No osciloscópio, o sinal de entrada aparece como uma forma de onda senoidal com amplitude constante de 5 Vpp.
2. Sinal de Saída (Tensão no Capacitor):
· O sinal de saída, medido no ponto entre o resistor e o capacitor, será também uma forma de onda senoidal, porém com menor amplitude e defasagem em relação ao sinal de entrada.
· A tensão no capacitor tende a ser menor do que a tensão de entrada, pois o capacitor atua como um filtro passa-baixas, bloqueando componentes de alta frequência.
3. Defasagem:
· Observa-se no osciloscópio que o sinal de saída está defasado em relação ao sinal de entrada. Isso ocorre porque o capacitor precisa de tempo para carregar e descarregar, causando um atraso de fase.
· No caso de uma frequência de 1 kHz, a defasagem será aproximadamente 45 graus para este valor de resistência e capacitância, o que é típico de um circuito RC.
· O atraso de fase aumenta conforme a frequência aumenta.
4. Amplitude do Sinal de Saída:
· A amplitude da saída é reduzida em comparação com a entrada. Em frequências baixas, a amplitude será próxima da amplitude de entrada, mas à medida que a frequência aumenta, a amplitude de saída diminui, mostrando o comportamento do circuito como um filtro passa-baixas.
· Para o valor de 1 kHz, a amplitude do sinal de saída será menor que 5 Vpp, dependendo do valor exato dos componentes utilizados.
5. Variação da Frequência:
· Quando a frequência do sinal de entrada é diminuída (por exemplo, para 100 Hz), a defasagem e a atenuação do sinal de saída diminuem, e o sinal de saída fica mais próximo do sinal de entrada em amplitude.
· Quando a frequência é aumentada (por exemplo, para 10 kHz), o sinal de saída tem uma amplitude ainda menor e uma defasagem maior, pois o capacitor oferece menor resistência à passagem de correntes de alta frequência.
5. IMAGENS DOS RESULTADOS
 
6. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Análise dos Resultados do Experimento do Circuito RC
Os resultados obtidos no experimento do circuito RC em série fornecem insights sobre o comportamento de circuitos de filtro e a resposta de fase e amplitude de um sistema RC frente a sinais de entrada de diferentes frequências.
1. Comportamento como Filtro Passa-Baixas:
· O circuito RC em série atua como um filtro passa-baixas, permitindo a passagem de sinais de baixa frequência com pouca atenuação e bloqueando sinais de alta frequência. Isso foi confirmado pelas observações no osciloscópio, onde as frequências mais baixas resultam em uma amplitude de saída quase igual à de entrada, enquanto frequências mais altas resultam em uma significativa atenuação.
· A amplitude do sinal de saída diminui à medida que a frequência aumenta, refletindo o aumento da reatância capacitiva para sinais de alta frequência.
2. Defasagem de Fase:
· O atraso de fase observado entre o sinal de entrada e o sinal de saída é típico de um circuito RC. Para uma frequência de 1 kHz, a defasagem foi de aproximadamente 45 graus, o que é esperado em um circuito onde a resistência e a reatância capacitiva são de magnitudes comparáveis.
· A defasagem aumenta com a frequência porque, à medida que a frequência do sinal de entrada aumenta, o capacitor precisa de mais tempo para carregar e descarregar, resultando em um atraso de fase maior. Para frequências muito altas, a defasagem se aproxima de 90 graus, o que é característico de um circuito puramente capacitivo em altas frequências.
3. Influência da Frequência na Amplitude de Saída:
· Em frequências baixas, o capacitor tem alta impedância, e a maior parte da tensão é observada no resistor. Como resultado, a amplitude de saída é próxima da amplitude de entrada.
· Em frequências altas, o capacitor oferece menor impedância, e a maior parte da corrente "passa" pelo capacitor, resultando em uma menor tensão no ponto de saída. Assim, a amplitude de saída é significativamente menor do que a de entrada.
· Isso evidencia a função de filtragem do circuito, onde sinais de alta frequência são "bloqueados" ou atenuados enquanto sinais de baixa frequência passam quase sem perda.
4. Ponto de Corte (Frequência de Corte):
· Em um filtro RC, a frequência de corte é o ponto em que a amplitude da saída cai para 70,7% (ou 12\frac{1}{\sqrt{2}}2​1​) da amplitude de entrada, o que corresponde a uma atenuação de 3 dB.
· Para o circuito utilizado, com R=10kΩR = 10 k\OmegaR=10kΩ e C=0,1μFC = 0,1 \mu FC=0,1μF, a frequência de corte pode ser calculada pela fórmula:
fc=12πRC=12π×104×0,1×10−6≈159Hzf_c = \frac{1}{2\pi RC} = \frac{1}{2\pi \times 10^4 \times 0,1 \times 10^{-6}} \approx 159 Hzfc​=2πRC1​=2π×104×0,1×10−61​≈159Hz
Portanto, sinais com frequências superiores a 159 Hz começam a ser atenuados significativamente, e os resultados mostraram que, para 1 kHz (bem acima da frequência de corte), o sinal de saída já estava claramente atenuado e defasado.
7. CONCLUSÃO 
Este experimento demonstrou de forma eficaz o comportamento de um circuito RC como um filtro passa-baixas. O comportamento esperado foi confirmado, com a amplitude do sinal de saída sendo atenuada em frequências mais altas e a defasagem aumentando à medida que a frequência se eleva. Este experimento ilustraos princípios fundamentais de filtros analógicos e pode ser aplicado em situações práticas onde a separação de frequências de sinal é necessária, como em sistemas de áudio e comunicação.
NÚCLEO DE ENSINO A DISTÂNCIA - NEAD Página | 1
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