Eletrônica Analógica

Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 1 Atividade Prática OBJETIVO Entender o funcionamento dos circuitos não lineares utilizando diodos Trabalhar com circuitos ceifadores Projetar e testar uma etapa de um amplificador transistorizado MATERIAL UTILIZADO Os materiais consumíveis deverão ser adquiridos pelos alunos para realizar a prática Os consumíveis podem ser comprados em lojas físicas ou lojas online A loja online da UNINTER disponibiliza todos os materiais solicitados wwwlojaunintercom Compre os componentes na primeira semana da fase para não atrasar a realização da atividade prática Componentes o aluno deverá adquirir consumíveis Quantidade mínima Material Utilizado 4 Diodos 1N4007 Resistores vários o valor dos resistores dependerá do cálculo do aluno 1 CI LM741 ou TL081 Cabos Flexíveis para as conexões na protoboard 1 Transformador 22011012x2 transformador com ponto médio Equipamentos fornecidos pelo polo Um multímetro Caixa 6 Duas fontes de alimentação Caixa 7 Um osciloscópio com gerador de funções Caixa 8 Cabos banana jacaré Caixa 9 Uma protoboard Caixa 15 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 2 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 3 Diodo Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 4 Amplificador Operacional UA741 ou TL081 ATIVIDADE Incluir fotos de todos os circuitos montados e de todas as atividades realizadas Todas as fotos deverão ser identificadas como os exemplos das figuras a seguir Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 5 Antes de realizar a atividade assistir ao seguinte vídeo Osciloscópio Polos UNINTER Calibração das pontas uso do Gerador de Funções uso dos cursores httpsyoutubeSG734IVSn2Y Esta atividade depende do seu RU por exemplo RU 1234567 RU1 RU2 RU3 RU4 RU5 RU6 RU7 1 2 3 4 5 6 7 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 6 EXPERIÊNCIA 1 Retificador de onda completa Nota da atividade 4 pontos Figura 1 Transformador com duas bobinas no secundário Figura 2 Circuito retificador de onda completa Métodos 1 Separe os seguintes materiais a Protoboard b Transformador c Osciloscópio d 2 Diodos 1N400X e 1 Resistor de 10 kΩ Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 7 2 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado na Figura 3 Figura 3 Montagem do circuito Figura 4 Colocação das pontas do osciloscópio Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 8 3 Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado no vídeo a seguir Retificador de onda completa httpsyoutubemXFaMRbYs1o 4 Conteúdo do vídeo a Montagem do circuito b Uso dos equipamentos de medição c Passo a passo para preenchimento das Tabelas 1 e 2 Tabela 1 Sinais de entrada e saída de um retificador de onda completa ver vídeo para saber como completar a tabela Parâmetro 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 Tensão pico a pico V Frequência Hz Tabela 2 Curva de transferência de um retificador de onda completa ver vídeo para saber como completar a tabela 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 5 05p Tabela 1 6 Coloque no relatório uma imagem da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída a 15p Explique o funcionamento do circuito funcionamento do circuito com diodos b 05p Justifique a forma de onda de saída Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 9 7 2p A partir dos sinais de entrada e saída apresentados na Tabela 2 faça o gráfico da curva de transferência do circuito Como traçar a curva de transferência usando o Excel httpsyoutubeBy8LOOIB33g EXPERIÊNCIA 2 Retificador de onda completa em ponte Nota da atividade 2 pontos Figura 5 Ceifador de pico inferior em dois níveis com zener Métodos 1 Separe os seguintes materiais a Protoboard b Transformador c Osciloscópio d 4 Diodos 1N400X e 1 Resistor de 10 kΩ 2 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado na Figura 6 𝑣𝑖 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 10 Figura 6 Montagem do circuito Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 11 Figura 7 Colocação da ponta do osciloscópio na saída do circuito Para verificar como medir a entrada veja o vídeo indicado 3 Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado no vídeo a seguir httpsyoutubeF5tKKHaPhdw 4 Conteúdo do vídeo a Montagem do circuito b Uso dos equipamentos de medição c Passo a passo para preenchimento da Tabela 3 Tabela 3 Sinais de entrada e saída de um retificador de onda completa em ponte ver vídeo para saber como completar a tabela Parâmetro 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 Tensão pico a pico V Frequência Hz 5 05p Tabela 3 6 Coloque no relatório uma imagem da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída a 1p Explique o funcionamento do circuito funcionamento do circuito com diodos Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 12 b 05p Justifique a forma de onda de saída EXPERIÊNCIA 3 Amplificador operacional Nota da atividade 4 pontos Os amplificadores apresentados na Figura 6 serão testados por separado O amplificador operacional deverá ser alimentado com 𝑉𝐶𝐶 12𝑉 e 𝑉𝐸𝐸 12𝑉 05p Para o amplificador inversor Figura 6a calcular 𝑅1 e 𝑅2 de tal forma que o circuito tenha um ganho de tensão 𝐴𝑉 4 05p Para o amplificador não inversor Figura 6b calcular 𝑅1 e 𝑅2 de tal forma que o circuito tenha um ganho de tensão 𝐴𝑉 3 Para os dois circuitos o Adotar os resistores necessários e calcular os outros em função deles o Para os resistores calculados adotar o resistor de valor comercial mais próximo Sugestão adotar 𝑅1 1𝑘Ω Coloque todos os cálculos no relatório Será descontada nota se os cálculos não estiverem no mesmo a b Figura 8 a Amplificador inversor b Amplificador não inversor Métodos Para os dois circuitos 1 Separe os seguintes materiais a Protoboard Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 13 b Gerador de funções c Osciloscópio d 2 Fontes de alimentação e 1 Amplificador operacional UA741 pode ter outro nome como LM741 o que importa é o número 741 f Resistores calculados no projeto Figura 9 Amplificador inversor montagem do circuito Figura 10 Amplificador não inversor montagem do circuito Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Recuperação Roteiro kit polo Eletrônica Analógica 14 2 Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado nos vídeos a seguir Amplificador inversor httpsyoutubeFwNEiwguIdU Amplificador não inversor httpsyoutube8yOD3sek28I 3 Conteúdo dos vídeos a Montagem do circuito b Uso dos equipamentos de medição c Passo a passo para preenchimento da Tabela 4 4 Para usar o gerador de funções veja o vídeo da página 5 5 Coloque no relatório imagens da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída a Deverá ser apresentado um gráfico para cada circuito b Em cada gráfico deverá ser especificado a qual circuito ele pertence c Para os dois amplificadores i 05p 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 ii 05p Pesquise na teoria O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande Por quê iii 1p Usando os valores de pico a pico dos sinais de entrada e saída calcule o ganho de tensão 𝐴𝑉 𝑣𝑜 𝑣𝑖 e preencha a Tabela 4 iv 1p Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado Pode ser ligeiramente diferente explique por quê Tabela 4 Ganho de tensão de amplificadores na configuração de inversor e não inversor ver vídeos para saber como completar a tabela Inversor Não inversor 𝑨𝑽 calculado 𝑨𝑽 medido 𝑨𝑽 calculado 𝑨𝑽 medido CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA DISCIPLINA DE ELETRÔNICA ANALÓGICA RELATÓRIO DE ATIVIDADE PRÁTICA RUBENS DE ORNELAS MATOZO PROF ENG VIVIANA R ZURRO MSC 2025 i 1 DESENVOLVIMENTO DO TRABALHO EXPERIÊNCIA 1 Retificador de onda completa O retificador de onda completa tem como objetivo converter toda a tensão alternada AC de entrada em uma tensão unidirecional na saída Existem duas formas principais de se construir esse circuito com transformador de derivação central centertap e dois diodos ou com ponte de diodos que utiliza quatro diodos O retificador em ponte funciona da seguinte forma Durante o semiciclo positivo da tensão de entrada dois dos quatro diodos da ponte entram em condução permitindo que a corrente flua através da carga em uma determinada direção No semiciclo negativo os outros dois diodos conduzem redirecionando a corrente para que ela continue fluindo pela carga na mesma direção do semiciclo anterior Dessa forma independentemente da polaridade da tensão de entrada a corrente sempre percorre a carga na mesma direção garantindo uma saída unidirecional O resultado é o aproveitamento de ambos os semiciclos da entrada com maior eficiência energética em relação ao retificador de meia onda A forma de onda de saída do retificador de onda completa é pulsante composta pelos dois semiciclos da onda senoidal de entrada ambos direcionados positivamente Isso ocorre porque a ponte de diodos inverte o semiciclo negativo da entrada fazendo com que ele também apareça como positivo na saída Visualmente a forma de onda de saída parece uma série de morros seguidos sem intervalos de zero entre eles como ocorre no retificador de meia onda Apesar de ainda não ser uma corrente contínua pura a frequência da pulsação na saída é o dobro da frequência da rede o que facilita a filtragem com capacitores para obter uma tensão mais estável 1 Figura 1 Medição Primário do Trafo Fonte Autor 2025 2 Figura 2 Medição Secundário do Trafo Fonte Autor 2025 Figura 3 Montagem Retificador de Onda Completa Fonte Autor 2025 3 Figura 4 Forma de onda Retificador de onda completa Fonte Autor 2025 Figura 5 Sinal retificado onda completa Fonte Autor 2025 4 Parâmetro 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 Tensão pico a pico V 209 204 Frequência Hz 5989 1197 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 194 188 15 144 10 94 5 44 0 0 5 44 10 94 15 144 188 188 204 188 25 20 15 10 5 0 5 10 15 20 25 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 vo vi EXPERIÊNCIA 2 Retificador em Ponte O retificador em ponte é um dos circuitos mais utilizados para converter tensão alternada AC em tensão contínua pulsante DC Sua principal característica é a utilização de quatro diodos conectados em forma de ponte dispensando a necessidade de transformador com derivação central O funcionamento ocorre da seguinte forma Durante o semiciclo positivo da tensão de entrada dois dos diodos conduzem permitindo que a corrente percorra a carga em uma direção definida No semiciclo negativo os outros dois 5 diodos passam a conduzir redirecionando a corrente de forma que ela continue fluindo na mesma direção da carga exatamente como no semiciclo anterior Assim independentemente da polaridade da tensão de entrada a corrente atravessa a carga em uma única direção O resultado é uma saída unidirecional que aproveita os dois semiciclos da onda senoidal proporcionando maior eficiência quando comparado ao retificador de meia onda A forma de onda na saída é pulsante composta por ambos os semiciclos da entrada convertidos em positivos Visualmente ela se assemelha a uma sequência de pulsos sucessivos sem intervalos de zero o que já representa uma grande vantagem em relação à meia onda Além disso como a frequência da pulsação é o dobro da frequência da rede elétrica a filtragem com capacitores ou outros elementos tornase mais eficiente permitindo obter uma tensão contínua mais estável e adequada para diversas aplicações eletrônicas Figura 6 Montagem Retificador em Ponte Fonte Autor 2025 6 Figura 7 Forma de onda Retificador em Ponte Fonte Autor 2025 Figura 8 Sinal retificado Retificador em ponte Fonte Autor 2025 Parâmetro 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 Tensão pico a pico V 4181 408 Frequência Hz 5986 1197 7 EXPERIÊNCIA 3 Amplificador Operacional Figura 9 Montagem Amplificador Fonte Autor 2025 Figura 10 Visão Geral Montagem Amplificador Fonte Autor 2025 8 Figura 11 Medição Amplificador Não Inversor Fonte Autor 2025 Figura 12 Medição Amplificador Inversor Fonte Autor 2025 9 i Ao variar o formato senoidal triangular quadrada a frequência e a amplitude do sinal de entrada observase que o amplificador operacional responde proporcionalmente enquanto opera dentro da sua faixa linear ii Quando o sinal de entrada é muito grande o sinal de saída tende a saturar ou seja ele é limitado pela tensão de alimentação do amplificador operacional Com VCC 12 V e VEE 12 V a saída não conseguirá ultrapassar esses limites iii A resposta do sistema é linear porque a relação entre a tensão de entrada e a de saída segue a equação do ganho Av Vout Vin e enquanto não houver saturação nem limitações de resposta em alta frequência Isso ocorre porque o amplificador operacional possui uma faixa de operação chamada de região linear e quando Vin Av ultrapassa os limites de alimentação o amplificador entra em saturação e a saída fica achatada no valor máximo ou mínimo possível Isso torna o sistema não linear iv Amplificador Inversor Av 4 e R1 1kΩ AvR₂ R₁ Av4RAv R141kΩ4kΩ Amplificador Não Inversor Av 3 e R1 1kΩ Av1 R2 R1 Av3R₂ R₁ 2R₂2R₁21kΩ2kΩ Comparação entre o ganho medido e o ganho calculado Ganho calculado do amplificador inversor Av 4 Ganho medido do amplificador inversor Av 485 10 Ganho calculado do amplificador não inversor Av 3 Ganho medido do amplificador não inversor Av 32 A diferença entre o ganho medido e o ganho calculado pode ser explicada por diversos fatores práticos e limitações dos componentes reais Os resistores usados em R e R não foram exatos para R1 foi utilizado 47kΩ e ₁ ₂ para R2 foi utilizado um resistor de 22kΩ O amplificador operacional UA741 apresenta imperfeições como offset de entrada e variações internas que afetam o ganho real No caso do inversor ele pode atenuar mais do que o previsto no caso do não inversor pode amplificar ligeiramente mais 11