Atividade Pratica 1 Eletronica Analogica - Analise de Circuitos com Diodos e Amplificador Transistorizado

EaDLab2020 1 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Atividade Prática 1 OBJETIVO 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 2 MATERIAL UTILIZADO Componentes Quantidade Material Utilizado Kit 1 Transformador Boole 2 Diodos 1N4007 Boole 1 Diodo 1N4148 Boole 2 Resistores de 1k Edison 1 Kit Cabos Rígidos Edison 1 Terminal Parafuso 3P Edison 1 Transistor BC337 NPN Boole 2 Capacitores de 10µF Edison 4 Resistores Edison 1 Cabo Flexível Azul Edison 1 Cabo Flex Amarelo Edison Equipamentos Ferramentas Quantidade Descrição Kit 1 Osciloscópio Analisador Lógico Boole 1 Multímetro Edison 1 Adaptador AC Edison 1 Gerador de Funções Boole 1 Fonte Ajustável Edison 1 Protoboard Edison 1 Chave Philips Ponta Nº 0 3mm 18 Não incluso no kit necessário providenciar EaDLab2020 2 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Termo de responsabilidade Disclaimer São de total responsabilidade do aluno os danos que os equipamentos e os componentes possam vir a sofrer devido a uso inadequado dos mesmos Todos os materiais disponibilizados tais como manuais vídeos e apostilas com as explicações acerca do uso dos dispositivos deverão ser vistos e estudados na sua totalidade antes de ligar os mesmos para evitar danos aos equipamentos e aos usuários Fonte Ajustável Gerador de sinais Alimentação Transformador Fonte Fonte Ajustável Montagem Arquivo Fonte variávelpdf Alimentação Adaptador AC Gerador Kit TDA 2050 Montagem Arquivo Amplificador do geradorpdf Diagrama de pinos do transistor Os alunos que tiverem os kits Thomas Edison fonte ajustável eou George Boole gerador de funções na caixa de papelão deverão montar o gerador de funções e a fonte ajustável como indicado na Aula 11 Linha 2 Os alunos que tiverem Thomas Edison fonte ajustável eou George Boole gerador de funções na caixa de plástico deverão usar o gerador de funções e a fonte ajustável como indicado na Aula 14 EaDLab2020 3 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc 3 INTRODUÇÃO Diodos A tensão de alimentação dos circuitos eletrônicos deve ser contínua e estável Mas a tensão fornecida pela rede elétrica é senoidal bipolar tem semiciclos positivo e negativo e a tensão de pico da onda é muito alta O valor da tensão de pico deve ser abaixado transformador ela tem que ser convertida num sinal inteiramente positivo retificador e transformada numa tensão contínua circuito do regulador Os circuitos retificadores utilizam diodos para retificar o sinal alternado anulando o semiciclo negativo retificador de meia onda ou tornando positivo o semiciclo negativo retificador de onda completa para posteriormente ser convertido em contínua por um circuito adequado para essa função Transistores O amplificador é um circuito utilizado para aumentar a potência de sinais analógicos aumentando a tensão e fornecendo corrente na saída do mesmo O amplificador transistorizado como o próprio nome diz é um sistema que usa transistores junto com outros dispositivos não ativos para amplificar o sinal de entrada Chamase transistorizado porque usa dispositivos discretos transistores mas na realidade todos os amplificadores mesmo integrados amplificadores operacionais são compostos internamente por muitos transistores que configuram os circuitos internos de amplificação O amplificador é considerado linear quando não modifica a forma de onda do sinal de entrada e a relação entre sinal de saída e sinal de entrada é determinada por uma constante ganho O amplificador pode ter ganho de tensão ganho de corrente ou ambos É necessário que praticamente todos os sinais analógicos sejam amplificados antes de serem processados por sistemas tanto analógicos quanto digitais e a unidade básica de amplificação é o transistor 4 PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS Calibrar as pontas do osciloscópio como indicado no documento anexo Calibração pontaspdf Incluir fotos de todos os circuitos montados EaDLab2020 4 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc EXPERIÊNCIA 1 Retificador de meia onda Este experimento consiste em verificar o funcionamento de um circuito retificador de meia onda Verificar os sinais de entrada e saída e traçar a curva de transferência do circuito O circuito a ser montado é o seguinte Figura 1 Retificador de meia onda Montagem em Protoboard A configuração de ligações de um Protoboard é mostrada na Figura 2 Figura 2 Esquema de conexão de uma placa de testes Protoboard O Protoboard é organizado em linhas numeradas e colunas identificadas por letras Nas bordas do Protoboard estão as colunas com conexões de distribuição de alimentação sendo a tensão positiva VCC identificada pela cor vermelha e pelo símbolo e a referência do circuito GND identificada pela cor azul e pelo símbolo conforme a figura abaixo Métodos Antes de iniciar os testes seguintes ler o Termo de Responsabilidade disponível na página 2 EaDLab2020 5 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc 1 Separe os seguintes materiais a 1 Protoboard b 1 Transformador c 1 Osciloscópio d 1 Diodo 1N400X e 1 Resistor de 1 kΩ f 1 Fonte ajustável 2 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado na Figura 1 3 Ligue o terra 0 no ponto médio do secundário do transformador 4 Ligue dois canais do osciloscópio com as pontas de prova previamente calibradas 5 Coloque os dois jacarés pretos das pontas de prova no ponto 0 terra do circuito 6 Coloque a ponta de prova do Canal 1 no ponto 1 nó de entrada 7 Coloque a ponta de prova do Canal 2 no ponto Vo nó de saída 8 Verifique as formas de onda dos dois canais e preencha a Tabela 1 Tabela 1 Sinais de entrada e saída de um retificador de meia onda Parâmetro V1 Vo Tensão pico a pico V Frequência Hz 9 Desenhe as formas de onda de entrada e saída ou coloque uma imagem da tela do osciloscópio Explique o resultado e justifique a forma de onda de saída Curva de transferência 1 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado substituindo o transformador por uma fonte de tensão 2 Coloque o multímetro no modo medição de tensão 3 Para valores negativos de Vi colocar o terminal positivo da fonte no ponto 0 terra e o terminal negativo no ponto 1 a Coloque o terminal comum preto do multímetro no ponto 0 terra b Ajuste a tensão da fonte variável no valor máximo para começar c Coloque o terminal vermelho do multímetro em 1 Vi meça e preencha o Vi na Tabela 2 d Coloque o terminal vermelho do multímetro em Vo meça e preencha o Vo na Tabela 2 e Repita as medições até 0 V do sinal de entrada 4 Para valores positivos de Vi colocar o terminal positivo da fonte no ponto 1 e o terminal negativo no ponto 0 terra EaDLab2020 6 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc a Coloque o terminal comum preto do multímetro no ponto 0 terra b Ajuste a tensão da fonte variável em 0 V para começar c Coloque o terminal vermelho do multímetro em 1 Vi meça e preencha o Vi na Tabela 2 d Coloque o terminal vermelho do multímetro em Vo meça e preencha o Vo na Tabela 2 e Repita as medições até a tensão máxima da fonte de entrada 5 Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência Tabela 2 Curva de transferência de um retificador de meia onda Vi V valores exemplo VoV 10 8 6 4 2 0 2 4 6 8 10 EaDLab2020 7 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc EXPERIÊNCIA 2 Retificador de onda completa Figura 3 Retificador de onda completa Métodos 1 Separe os seguintes materiais a 1 Protoboard b 1 Transformador c 1 Osciloscópio d 2 Diodos 1N400X e 1 Resistor de 1 kΩ 2 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado 3 Ligue dois canais do osciloscópio com as pontas de prova previamente calibradas 4 Coloque os dois jacarés pretos das pontas de prova no ponto 0 terra do circuito 5 Coloque a ponta de prova do Canal 1 no ponto 1 nó de entrada 6 Coloque a ponta de prova do Canal 2 no ponto Vo nó de saída 7 Verifique as formas de onda dos dois canais e preencha a Tabela 3 Tabela 3 Sinais de entrada e saída de um retificador de onda completa Parâmetro V1 Vo Tensão pico a pico V Frequência Hz 8 Desenhe as formas de onda de entrada e saída ou coloque uma imagem da tela do osciloscópio Explique o resultado e justifique a forma de onda de saída analisando o circuito EaDLab2020 8 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc EXPERIÊNCIA 3 Ceifador em um nível Figura 4 Ceifador em um nível Métodos 1 Separe os seguintes materiais a 1 Protoboard b 1 Transformador c 1 Osciloscópio d 1 Diodo 1N4148 e 1 Resistor de 1 kΩ f 1 Fonte ajustável 2 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado na Figura 4 Neste circuito V é a fonte ajustável 3 Ajuste a Fonte variável ajustável a um valor de tensão igual ao terceiro número do seu RU Exemplo RU 1845635 ajuste a fonte variável para que tenha 4 V na saída 4 Coloque a fonte variável no circuito A fonte variável está indicada como V na Figura 4 5 Ligue dois canais do osciloscópio com as pontas de prova previamente calibradas 6 Coloque os dois jacarés pretos das pontas de prova no ponto 0 terra do circuito 7 Coloque a ponta de prova do Canal 1 no ponto 1 nó de entrada 8 Coloque a ponta de prova do Canal 2 no ponto Vo nó de saída 9 Verifique as formas de onda dos dois canais e preencha a Tabela 4 EaDLab2020 9 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Tabela 4 Sinais de entrada e saída de um ceifador Parâmetro Vi Vo Tensão pico a pico V Frequência Hz 10 Desenhe as formas de onda de entrada e saída ou coloque uma imagem da tela do osciloscópio Explique o resultado e justifique a forma de onda de saída 11 A partir dos sinais de entrada e saída faça o gráfico da curva de transferência do circuito EaDLab2020 10 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc EXPERIÊNCIA 4 Polarização do transistor Dados do transistor e Fórmulas 𝛽 250 e VBE 07V 𝑉𝐶𝐸 𝑉𝐶𝐶 2 𝐼𝐶 𝛽𝐼𝐵 𝐼𝐸 𝐼𝐶 𝐼𝐵 𝐴𝑉 𝑣𝑜 𝑣𝑖 𝑅𝐶 𝑅𝐸 Considerando a alimentação Vcc 15V projetar a etapa de entrada para ter um ganho AV 4o número do seu RU Se o quarto número for 0 ou 1 adotar Av 2 Adotar os resistores necessários e calcular os outros em função deles 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 Calcular o restante dos resistores usando estes valores comerciais Sugestão adotar Re 1KΩ e R2 10KΩ Coloque todos os cálculos no relatório Será descontada nota se os cálculos não estiverem no mesmo Circuito de polarização Figura 5 Circuito de polarização de um transistor NPN Métodos Antes de iniciar os testes seguintes ler o Termo de Responsabilidade disponível na página 2 1 Separe os seguintes materiais a 1 Protoboard VCE IE IC IB EaDLab2020 11 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc b 1 Transformador c 1 Osciloscópio d 1 Transistor BC337 e Resistores calculados no projeto f 1 Fonte ajustável 2 Coloque os capacitores de bloqueio de continua filtros C1 e C2 na entrada e na saída do amplificador O capacitor C1 é necessário para que o sinal de contínua de polarização da etapa anterior não tire o amplificador do seu ponto de operação O capacitor C2 na saída serve para que o sinal de contínua de polarização desta etapa não apareça na etapa posterior Os dois capacitores bloqueiam a tensão contínua mas deixam passar o sinal a ser amplificado Figura 7 3 Ajuste o Gerador de sinais para fornecer um sinal senoidal de 1V de tensão de pico a pico aproximado com uma frequência aproximada de 1kHz aproximada 4 Coloque este sinal na entrada do amplificador transistorizado como mostra a Figura 7 e verifique no osciloscópio os sinais de entrada e saída Canal 1 sinal de entrada e Canal 2 sinal de saída Figura 6 Montagem do circuito para teste do transistor como amplificador a A ponta de prova do Canal 1 do osciloscópio deverá ser colocada como indica o conector amarelo e a ponta de prova do Canal 2 como indica o conector azul Os terminais terra das duas pontas deverão ser colocados no terra do circuito b Mostre num gráfico os sinais de entrada e saída De preferência coloque um print da tela do osciloscópio Os sinais deverão ficar parecidos com os mostrados na Figura 8 EaDLab2020 12 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Figura 7 Sinais de entrada e saída de um amplificador transistorizado na configuração emissor comum polarizado em Classe A O sinal de saída está invertido porque o amplificador é inversor e tem ganho negativo c Varie o formato amplitude forma de onda e frequência do sinal de entrada e verifique o sinal de saída A resposta do sistema é linear Porque Pesquise d Aumente a amplitude do sinal de entrada para 10V pico a pico O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande Porque Pesquise e 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 5 f Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado Pode ser ligeiramente diferente explique por quê Tabela 5 Ganho de tensão de um amplificador transistorizado na configuração emissor comum polarizado em Classe A AVcalculado 𝑹𝒄 𝑹𝒆 AVmedido 𝒗𝒐 𝒗𝒊