Trabalho Prático Eletronica Analogica

EaDLabModelo 1 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Atividade Prática Nome completo e RU do aluno PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS EXPERIÊNCIA 1 Retificador de meia onda Coloque uma foto do circuito montado no protoboard ou uma imagem da tela do simulador com o circuito montado Coloque uma imagem da tela do osciloscópio ou da tela do simulador mostrando os sinais de entrada e saída Realize a medição solicitada e preencha a Tabela 1 Explique o princípio de funcionamento do circuito Tabela 1 Sinais de entrada e saída de um retificador de meia onda Parâmetro 𝒗𝒊 𝒗𝒐 Tensão pico a pico V Frequência Hz Curva de transferência Na tela com os sinais de entrada e saída faça várias medições e preencha a Tabela 2 é conveniente montar a tabela no Excel para que o próprio Excel faça o gráfico Tabela 2 Curva de transferência de um retificador de meia onda 𝒗𝒊 𝒗𝒐 EaDLabModelo 2 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência EXPERIÊNCIA 2 Ceifador em dois níveis Monte o circuito seguindo as indicações do roteiro Coloque uma foto do circuito montado no protoboard ou uma imagem da tela do simulador com o circuito montado Coloque uma imagem da tela do osciloscópio ou da tela do simulador mostrando os sinais de entrada e saída Realize a medição solicitada e preencha a Tabela 3 Explique o princípio de funcionamento do circuito Tabela 3 Sinais de entrada e saída de um retificador de meia onda Parâmetro 𝒗𝒊 𝒗𝒐 Tensão pico a pico V Frequência Hz Curva de transferência Na tela com os sinais de entrada e saída faça várias medições e preencha a Tabela 4 é conveniente montar a tabela no Excel para que o próprio Excel faça o gráfico Tabela 4 Curva de transferência de um ceifador em dois níveis 𝒗𝒐 𝒗𝒊 EaDLabModelo 3 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc 𝒗𝒊 𝒗𝒐 Com os dados da tabela monte o gráfico da curva de transferência 𝒗𝒐 𝒗𝒊 EaDLabModelo 4 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc EXPERIÊNCIA 3 Amplificador somador Coloque uma foto do circuito montado no protoboard ou uma imagem da tela do simulador com o circuito montado Coloque TODOS OS CÁLCULOS solicitados para montagem do circuito Coloque uma imagem da tela do osciloscópio ou da tela do simulador mostrando os sinais de entrada e saída Os sinais de entrada devem ser os solicitados no roteiro Explique o princípio de funcionamento do circuito Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 1 Atividade Prática 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 Montar circuitos básicos com amplificadores operacionais MATERIAL UTILIZADO Os materiais consumíveis deverão ser adquiridos pelos alunos para realizar a prática Componentes o aluno deverá adquirir consumíveis Quantidade mínima Material Utilizado 2 Diodos 1N4007 1 CI UA741 1 Transistor BC337 ou BC548 NPN Resistores vários o valor dos resistores dependerá do cálculo do aluno 1 Capacitor eletrolítico de 10μF Cabos Flexíveis para as conexões na protoboard 1 Transformador 22011012x2 transformador com ponto médio Equipamentos fornecidos pelo polo Duas fontes de alimentação Um osciloscópio com gerador de funções Um multímetro Uma protoboard 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 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 2 Diodo Transistor BC337 Amplificador Operacional UA741 ATIVIDADE Incluir fotos de todos os circuitos montados e de todas as atividades realizadas Antes de realizar a atividade assistir ao seguinte vídeo Osciloscópio Polos UNINTER Calibração das pontas uso do Gerador de Funções uso dos cursores httpsyoutubeSG734IVSn2Y Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 3 EXPERIÊNCIA 1 Ceifador em dois níveis Nota da atividade 3 pontos Figura 1 Transformador com duas bobinas no secundário Figura 2 Ceifador em dois níveis Métodos 1 Separe os seguintes materiais a Protoboard b Transformador c Osciloscópio d 2 Diodos 1N400X Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 4 e 1 Resistor de 10 kΩ f 2 Fontes de alimentação 2 Monte o circuito no Protoboard seguindo o esquema mostrado na Figura 3 Figura 3 Montagem do circuito Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 5 Figura 4 Colocação das pontas do osciloscópio 3 Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado no vídeo a seguir Ceifador em dois níveis httpsyoutubeUnvKUDj2jU 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 5 Para usar os cursores para levantamento de dados da Tabela 2 veja o vídeo da página 2 Tabela 1 Sinais de entrada e saída de um ceifador 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 ceifador em dois níveis ver vídeo para saber como completar a tabela 𝒗𝒊 𝑽 𝒗𝒐 𝑽 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 b 05p Justifique a forma de onda de saída Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 6 7 15p 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 Amplificador transistorizado Nota da atividade 4 pontos Polarizar um circuito transistorizado para trabalhar na região ativa considerando os seguintes dados 𝛽 250 𝑉𝐵𝐸 07𝑉 𝑉𝐶𝐸 𝑉𝐶𝐶 2 Considerando a alimentação 𝑉𝐶𝐶 15𝑉 projetar a etapa para ter um ganho 𝐴𝑉 4 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 Figura 5 Amplificador transistorizado Métodos 1 Separe os seguintes materiais a Protoboard b Gerador de funções c Osciloscópio Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 7 d Fonte de alimentação e 1 Transistor BC337 f Resistores calculados no projeto g 1 Capacitor de 10µF o de saída não será necessário neste caso Figura 6 Montagem do circuito Figura 7 Colocação das pontas do osciloscópio Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 8 2 15p Cálculo do circuito a partir dos dados do ponto de operação 3 Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado no vídeo a seguir Transístor de junção httpsyoutubefPOEEqmS7oI 4 Conteúdo do vídeo a Montagem do circuito b Uso dos equipamentos de medição c Passo a passo para preenchimento das Tabelas 3 e 4 5 Para usar o gerador de funções veja o vídeo da página 2 Tabela 3 Ponto de operação do transistor ver vídeo para saber como completar a tabela 𝑽𝑪𝑬 𝑽𝑩𝑬 𝑰𝑪 𝑰𝑩 Tabela 4 Ganho de tensão de um amplificador transistorizado na configuração emissor comum polarizado em Classe A ver vídeo para saber como completar a tabela 𝑨𝑽 calculado 𝑨𝑽 medido 6 Coloque no relatório imagens da tela do osciloscópio mostrando os sinais de entrada e saída a 05p Determine o ponto de operação real do sistema Tabela 3 b 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 c 05p Pesquise na teoria O que acontece com o sinal de saída se o sinal de entrada é grande Por quê d 05p 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 e 05p Compare o ganho medido com o ganho calculado e explique o resultado Pode ser ligeiramente diferente explique por quê EXPERIÊNCIA 3 Amplificador Operacional Nota da atividade 3 pontos Os amplificadores apresentados na Figura 6 serão testados por separado O amplificador operacional deverá ser alimentado com 𝑉𝐶𝐶 12𝑉 e 𝑉𝐸𝐸 12𝑉 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 9 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 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 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 10 Figura 9 Amplificador inversor montagem do circuito Figura 10 Amplificador não inversor montagem do circuito e colocação das pontas do osciloscópio 2 Para realizar a tarefa siga o passo a passo indicado nos vídeos a seguir Amplificador inversor httpsyoutubeFwNEiwguIdU Pino 1 Pino 1 Eletrônica Analógica Prof Eng Viviana R Zurro MSc M1 Roteiro kit polo 11 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 5 4 Para usar o gerador de funções veja o vídeo da página 2 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 05p 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 iv 05p 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 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 Introdução Neste trabalho exploraremos os princípios de funcionamento de diodos e amplificadores operacionais e investigaremos várias configurações de circuitos que combinam esses componentes para realizar tarefas específicas Examinaremos como os diodos podem ser usados para retificar sinais AC e limitar tensões Além disso exploraremos como os amplificadores operacionais podem ser configurados para realizar operações matemáticas Experiencia 1 Retificadores de Meia Onda 1 Funcionamento do circuito Os retificadores de meia onda são circuitos eletrônicos que convertem corrente alternada AC em corrente contínua DC deixando passar apenas metade do ciclo de entrada da forma de onda AC Eles são geralmente construídos usando um diodo semicondutor como no exemplo ilustrado na Figura 1 O diodo é polarizado de tal forma que permite a passagem de corrente apenas em uma direção bloqueando a corrente na direção oposta Durante a metade positiva do ciclo de entrada de corrente alternada o diodo conduz corrente e permit3 que ela flua para a carga Durante a metade negativa do ciclo de entrada de corrente alternada o diodo bloqueia a corrente e impede que ela flua para a carga Nesse período a carga não recebe corrente Figura 1 Retificador de onda completa 2 Atividade Prática Na Figura 2 pode se observar o circuito montado para as atividades práticas Figura 2 Circuito Retificador de meia onda Foi aplicado o sinal direto da rede elétrica para o transformador reduzindo a amplitude para 25 V Esse sinal foi aplicado ao circuito retificador os sinais de entrada e saída do circuito estão ilustrados na Figura 3 Figura 3 Tela do osciloscópio com sinais de entrada e saída Foram medidos alguns valores dos sinais de entrada e saída com objetivo de se obter a função de transferência do sistema Os valores medidos e a curva característica estão ilustrados na Figura 4 Figura 4 Função de transferência do sistema Experiencia 2 Ceifadores em dois níveis 1 Princípio de Funcionamento Circuitos ceifadores são usados para limitar o valor máximo ou mínimo de um sinal de entrada O circuito é baseado em diodos cuja função é direcionar a parte do sinal que excede o nível especificado Quando o sinal excede a tensão de polarização direta do diodo o diodo conduz e corta a parte excedente do sinal Na Figura 5 pode se observar o circuito utilizado no experimento Figura 5 Ceifador em dois níveis 2 Atividade Prática Na Figura 6 pode se observar o circuito montado para as atividades práticas Figura 6 Circuito Ceifador em dois níveis Foi aplicado o sinal direto da rede elétrica para o transformador reduzindo a amplitude para 25 V Esse sinal foi aplicado ao circuito ceifador os sinais de entrada e saída do circuito estão ilustrados na Figura 7 Figura 7 Tela do osciloscópio com sinais de entrada e saída Foram medidos alguns valores dos sinais de entrada e saída com objetivo de se obter a função de transferência do sistema Os valores medidos e a curva característica estão ilustrados na Figura 8 Figura 8 Função de transferência do sistema Experiencia 3 Amplificador somador 1 Princípio de Funcionamento Um amplificador somador é um circuito eletrônico que combina múltiplos sinais de entrada em um único sinal de saída Ele realiza essa função somando as tensões de entrada ponderadas por coeficientes de ganho específicos Este tipo de circuito é comumente construído com amplificadores operacionais como no exemplo ilustrado na Figura 9 e isto se deve às suas propriedades ideais de ganho e alta impedância de entrada Figura 9 Circuito Amplificador Somador 2 Atividades Práticas Na Figura 10 pode se observar o circuito montado para as atividades práticas Figura 10 Circuito Montado em laboratório Foram aplicados sinais de 1 V e 15 V na entrada do circuito amplificador somador Como os ganhos são unitários foi observado um sinal de 25 V de amplitude na sída os sinais de entrada e saída do circuito estão ilustrados na Figura 11 Figura 11 Tela do Osciloscópio com Sinais de Entrada e Saída Conclusão Ao realizar experimentos práticos temos a oportunidade de aplicar os conceitos teóricos aprendidos em sala de aula desenvolvendo habilidades práticas de montagem teste e análise de circuitos eletrônicos Ao longo da execução desta atividade podemos descobrir como os diodos e amplificadores operacionais desempenham papéis essenciais na construção de circuitos eletrônicos funcionais e como seu comportamento pode ser aproveitado para uma ampla gama de aplicações práticas