Relatorio Eletronica Analogica Avancada - Amplificador Emissor Comum e Cristal Piezoeletrico

PORTIF ÓLIO Disciplina Eletrônica Analógica Avançada Professor a Lucas dos Santos Araujo Claudino Alu no a Elbens Henrique da Silva Gomes Matrícula 43716231 Semestre 22024 AULA PRÁTICA 1 Amplificador emissor comum Objetivo Analisar o comportamento de um amplificador emissor comum através de simulações e cálculos teóricos tanto em corrente contínua CC quanto em corrente alternada CA O foco será no cálculo do ganho de tensão comparado com os resultados obtidos na simulação O amplificador emissor comum é amplamente utilizado devido ao seu ganho de tensão e estabilidade térmica Este relatório inclui a simulação de um amplificador emissor comum análise do ponto de operação em CC ganho de tensão em CA cálculo teórico e comparação com os resultados da simulação Esquema do Circuito O circuito simulado é composto por um transistor NPN resistores RB RC e RE além de uma fonte de alimentação CC V 1 e uma fonte de entrada CA Vin Parâmetros do Circuito Vcc 10V Vin 1V para simulação CA Resistores Rb 100 K Ω 113K Ω Parâmetros do transistor B 100 Vt 25 mV Simulação CC Na análise de corrente contínua CC os seguintes resultados foram obtidos Tensão na base 0011V Tensão no coletor 295 V Corrente de coletor IC 988 µA Simulação CA Na análise de corrente alternada CA usando uma fonte de 1 V a relação de ganho de tensão foi Av295 1 295 Cálculo Teórico do Ganho de Tensão O ganho de tensão teórico pode ser calculado por AvgmRc rπ rπRbb Onde gmIc Vt00882AV rπ B gm 113360Ω Rc113kΩ Rbb100kΩ Substituindo os valores o ganho teórico é Av112 Comparação entre Simulação e Cálculo Teórico Os resultados de ganho de tensão foram Método Ganho de Tensão Simulação 295 Teórico 112 A diferença percentual foi de aproximadamente 62 devido a simplificações teóricas e fatores práticos não considerados no cálculo analítico AULA PRÁTICA 2 Simulação do Circuito Equivalente de um Cristal Piezoelétrico Neste trabalho simulei o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico usando o software LTspice O objetivo principal foi entender o conceito de ressonância e comparar os resultados obtidos na teoria com os resultados da simulação Os cristais piezoelétricos são amplamente utilizados em osciladores e com essa atividade pude visualizar na prática o comportamento deles em circuitos eletrônicos Circuito Simulado O cristal piezoelétrico pode ser representado eletricamente por um circuito formado por indutores e capacitores Esses componentes simulam o comportamento de oscilação que o cristal teria em um circuito real Abaixo segue o esquema do circuito que montei no LTspice Componentes do circuito Indutor L1 052H Capacitor C1 0012pF Capacitor C2 4pF Configurei a fonte de alimentação para fornecer uma tensão senoidal com varredura de frequência o que permitiu analisar a resposta em frequência do circuito Cálculo da Frequência de Ressonância A frequência de ressonância de um circuito LC como o que utilizei pode ser calculada pela fórmula Onde C eq é a capacitância equivalente dos capacitores C 1 e C 2 que estão em série Para capacitores em série a capacitância equivalente é dada por Com os valores dos componentes C 1 0012 X 10 12 F C 2 4 X 10 12 F L 052 H Após realizar os cálculos encontrei que a capacitância equivalente C eq é aproximadamente 001196pF Substituindo esse valor na fórmula da ressonância fr 202MHz Esse é o valor teórico da frequência de ressonância do cristal piezoelétrico Resultados da Simulação Depois de rodar a simulação no LTspice obtive o gráfico da resposta em frequência do circuito O ponto de maior corrente no indutor L1 indica a frequência de ressonância No gráfico observei que a frequência de ressonância foi identificada na faixa de 9859 kHz Comparação dos Resultados Ao comparar os resultados teóricos e simulados percebi uma diferença significativa Enquanto o valor teórico calculado foi de 202 MHz a simulação apresentou uma ressonância em 9859 kHz Essa diferença pode ser causada por alguns fatores Aproximações nos valores dos componentes do circuito simulado A modelagem no LTspice pode incluir efeitos práticos como resistências parasitas ou outros elementos que influenciam a frequência de ressonância Conclusão Esse experimento me permitiu observar de maneira clara o funcionamento de um cristal piezoelétrico e a importância de entender sua ressonância em um circuito real Apesar da diferença significativa entre o valor teórico e o resultado simulado consegui verificar o comportamento esperado Isso reforça o valor da simulação como uma ferramenta importante mas que precisa de ajustes finos para representar com precisão o comportamento dos sistemas físicos AULA PRÁTICA 3 Simulação de um Multivibrador Astável com CI 555 O objetivo desta simulação foi montar e analisar o comportamento de um multivibrador astável usando o CI 555 A ideia principal era observar a forma de onda gerada na saída do circuito e comparar o período obtido na simulação com o cálculo teórico Circuito Equivalente Montei o circuito no TinkerCad que inclui o CI 555 configurado no modo astável Para isso usei os seguintes componentes Um resistor de 1 kΩ R1 Um resistor de 71 kΩ R2 Um capacitor de 47 µF Uma fonte de 12 V Um LED e um resistor de 1 kΩ para indicar visualmente a oscilação Aqui está o esquema do circuito que montei Forma de Onda Gerada na Saída do CI 555 Após iniciar a simulação conectei um osciloscópio à saída do CI 555 para verificar a forma de onda gerada Como esperado o circuito produziu uma onda quadrada o que indica que o LED pisca de acordo com os ciclos de carga e descarga do capacitor Aqui está a forma de onda observada no osciloscópio Cálculo Analítico do Período da Onda O próximo passo foi calcular o período teórico da onda gerada pelo circuito Usei a fórmula padrão para o multivibrador astável T 0693 x R 1 2R 2 x C Substituindo os valores dos componentes T 0693 x 1000 2 x 7100 x 47 x 10 6 Isso me deu um período de aproximadamente 49508 ms Comparação dos Resultados Comparando os resultados o período calculado teoricamente foi de 49508 ms e a forma de onda observada no osciloscópio foi bastante próxima desse valor Isso me mostrou que a simulação está em perfeita sintonia com os cálculos confirmando que o circuito está funcionando corretamente Conclusão A simulação do multivibrador astável com o CI 555 foi bemsucedida Tanto o comportamento visual do LED quanto os resultados do osciloscópio correspondem ao que eu esperava teoricamente Essa atividade me ajudou a entender melhor como esse tipo de circuito funciona além de reforçar a importância dos cálculos analíticos AULA PRÁTICA 4 Simulação de Filtro Ativo PassaBaixa Neste relatório realizo a simulação de um filtro ativo passabaixa utilizando o software LTSpice O objetivo é comparar a frequência de corte obtida na simulação com a frequência calculada teoricamente A partir dos resultados será possível verificar a precisão e a confiabilidade do método de simulação em relação à análise analítica Montagem do Circuito Utilizei o LTSpice para montar o circuito do filtro ativo passabaixa conforme o seguinte diagrama Imagem 1 Circuito montado no LTSpice O circuito consiste em um amplificador operacional opamp configurado como um filtro passabaixa juntamente com resistores e capacitores que determinam as características de filtragem A fonte de entrada foi configurada como uma fonte senoidal AC conforme mostrado no esquemático Configuração dos Componentes Os valores dos componentes utilizados no circuito são R1 1 kΩ R2 1 kΩ C1 1 µF Simulação do Circuito Após configurar o circuito realizei uma análise de resposta em frequência AC Analysis no LTSpice utilizando os seguintes parâmetros de simulação Varredura de frequência de 1 Hz a 10 GHz Sinal de entrada SINE 0 1V amplitude 1 kHz A simulação resultou no gráfico da resposta em frequência do circuito onde pude observar a queda de amplitude nas frequências mais altas característica de um filtro passabaixa Imagem 2 Gráfico da resposta em frequência Cálculo Teórico da Frequência de Corte A frequência de corte F c de um filtro passabaixa ativo de primeira ordem pode ser calculada pela seguinte fórmula F c 1 2π RC Substituindo os valores dos componentes R 1kΩ C 1µF 1 x 10 6 F F c 1 2π x 1000 x 1 x 10 6 1 000628 15915Hz Portanto a frequência de corte teórica é de aproximadamente 15915 Hz Comparação dos Resultados A partir da simulação obtive a curva de resposta em frequência onde observei a frequência de corte em torno de 160 Hz conforme o gráfico gerado Esse valor está muito próximo do cálculo teórico de 15915 Hz o que comprova a precisão da simulação computacional Conclusão A simulação do filtro ativo passabaixa no LTSpice apresentou resultados consistentes com o cálculo teórico A frequência de corte obtida nas duas abordagens foi praticamente idêntica confirmando a eficiência do método de simulação A partir desses resultados posso concluir que o LTSpice é uma ferramenta eficaz para a análise de circuitos analógicos e a validação de conceitos teóric os