Eletrônica Analógica Avançada - Roteiro Aula Prática 2 - Amplificador Emissor Comum e Simulação LTspice

Público ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA Roteiro Aula Prática 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 1 NOME DA DISCIPLINA ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA Unidade U1AMPLIFICADOR Aula A2AMPLIFICADOREMISSORCOMUM OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o funcionamento de um amplificador emissor comum Desenvolver e simular um amplificador emissor comum analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional SOLUÇÃO DIGITAL LTspice LTspice é um software simulador SPICE poderoso rápido e gratuito captura esquemática e visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos analógicos Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir resultados de simulação que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma de onda integrado O download do software pode ser feito no seguinte endereço httpswwwanalogcomenresourcesdesigntoolsandcalculatorsltspicesimulatorhtml Após o download a instalação é rápida e intuitiva A própria desenvolvedora do software fornece um tutorial básico de utilização que pode ser acessados em httpswwwanalogcomenresourcesmediacentervideosseriesltspicegettingstarted tutorialhtml PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Amplificador emissor comum Atividade proposta Simular o amplificador emissor comum Procedimentos para a realização da atividade Caro aluno para a realização dessa aula prática você precisa instalar e abrir o LTspice Com o software instalado siga os seguintes procedimentos 3 Público 1 Ao abrir o software você irá se deparar com sua tela inicial apresentada a seguir Para criar um novo esquemático de circuito clique no local indicado 2 Você deve montar o circuito apresentado a seguir e realizar a sua simulação Os proximos passos indicam como você pode montar o circuito no simulador e realizar a simulação 3 A fonte de tensão está posicionada no local indicado a seguir Configure o valor DC valueV com o necessário para o experimento 4 Público 4 O resistor e a referência estão nos locais indicados a seguir Para configurar o valor do resistor clique sobre ele com o botão direito 5 O transistor está localizado na área de adição de componentes como segue 6 Caso seja necessário remover algum componente aperte a tecla del do teclado e clique sobre o componente que deseja remover Para mover um componente utilize a tecla M e clique sobre o componente desejado Para cancelar uma seleção ou a adição de algum compente aperte a tecla esc A ligação dos componetes é feita com o fio wire selecionado ao se clicar w ou pelo atalho na barra de ferramentas Para rotacionar um componente quando ele é adicionado aperte CrtlR 7 Após a montagem é necessário se configurar a simulação para o ponto de operação CC A figura ilustra como fazer isso em um circuito qualquer 5 Público 8 Para realizar a simulação clique no botão indicado a seguir O resultado irá aparecer em um log com todos os valores de tensão e corrente dos circuitos ou você pode acessalos posicionando o mouse sobre os componentes após fechar a janela de log 9 Com os valores das correntes de coletor e emissor empregue as expressões abaixo para calcular os parametros do modelo de pequenos sinais do TBJ Esse amplificador tem 𝑉𝑇 25 𝑚𝑉 e 𝛽 100 𝑟𝑒 𝑉𝑇 𝐼𝐸 𝑔𝑚 𝐼𝐶 𝑉𝑇 𝑟𝜋 𝛽 𝑔𝑚 6 Público 10 Calculado os parâmetros agora monte o modelo de pequenos sinais como mostra a ilustração e a simulação 11 A fonte de corrente controlada por tensão G2 do circuito pode ser adicionada ao se selecionar o componente g2 como segue Para configurar o valor da transcondutância clique com o botão direito do mouse sobre o componente e ajuste o parâmetro Value com o valor desejado 𝑅𝐵𝐵 100 𝑘Ω 3 𝑘Ω 7 Público 12 Realize a simulação do circuito e colete o valor da tensão de saida do circuito tensão sobre o resistor R3 3kOhms 13 Calcule o ganho de tensão através da simulação como sendo 𝐴𝑣 𝑣0 𝑣𝑖 Considere que a entrada seja uma fonte CC de 1 V 14 Calcule o ganho de tensão teórico empregando a seguinte expressão 𝐴𝑣 𝑔𝑚 𝑅𝐶 ൬ 𝑟𝜋 𝑟𝜋 𝑅𝐵𝐵 ൰ 15 Compare os valores teóricos com os obtidos na simulação Avaliando os resultados Entregar um relatório com o amplificador emissor comum simulado tanto análise CC quanto CA o cálculo analítico do ganho de tensão e a comparação entre os resultados obtidos Checklist Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice Criar um novo circuito no LTspice Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado Realizar a análise CC Calcular os parametros do modelo de pequenos sinais do TBJ Realizar a simulação do modelo de pequenos sinais Coletar a tensão da saída no circuito do modelo de pequenos sinais Comparar a resolução do ganho de tensão analítico com a simulação 8 Público RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Nesta prática aprendemos sobre o amplificador emissor comum simulando um circuito que é muito utilizado como amplificador na eletrônica analógica Confrontamos os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria Com o objetivo de comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 2 NOME DA DISCIPLINA ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA Unidade U2REALIMENTACAOCIRCUITOSOSCILADORESETEMPORIZADORES Aula A2CIRCUITOSOSCILADORES OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico e o conceito de ressonância desenvolver e simular um cristal piezoelétrico analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional SOLUÇÃO DIGITAL LTspice LTspice é um software simulador SPICE poderoso rápido e gratuito captura esquemática e visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos analógicos Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir resultados de simulação que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma de onda integrado O download do software pode ser feito no seguinte endereço httpswwwanalogcomenresourcesdesigntoolsandcalculatorsltspicesimulatorhtml Após o download a instalação é rápida e intuitiva A própria desenvolvedora do software fornece um tutorial básico de utilização que pode ser acessados em httpswwwanalogcomenresourcesmediacentervideosseriesltspicegettingstarted tutorialhtml PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Cristal piezoelétrico Atividade proposta Simular o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico 3 Público Procedimentos para a realização da atividade Caro aluno para a realização dessa aula prática você precisa ter instalado abrir e criar um novo esquemático no LTspice Feito isso siga os seguintes procedimentos 1 Monte o circuito a seguir no simulador 2 Para a fonte de tensão nas configurações avançadas selecione a opção SINE e realize a segunte configuração 3 O capacitor pode ser adicionado no circuito utilizando a tecla de atalho C e o indutor com a tecla L Não se esqueça de adicioanar a referência de simulação ao circuito 4 Nas configurações de simulação selecione a opção AC Analysis e ajuste os parâmetros conforme indicado na figura a seguir 4 Público 5 Execute a simulação Run e adicione a curva de corrente sobre o indutor para avaliar a resposta em frequencia do elemento piezoelétrico 6 No gráfico obtido fique atento ao ponto de corrente máxima pois ali ocorre a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico Para adicionar um cursor ao gráfico clique com o com o botão direito do mouse sobre o gráfico e selecione a opção Place Cursor on Active Trace 7 Calcule a frequência de ressonância do cristal piezoelétrico analiticamente 8 Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente Avaliando os resultados Entregar um relatório com o circuito equivalente do cristal piezoelétrico simulado o cálculo analítico da frequência de ressonância e a comparação entre os resultados obtidos 5 Público Checklist Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice Criar um novo circuito no LTspice Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado Realizar a devida ligação entre os elementos sem esquecer das referências de terra Coletar a corrente no indutor Comparar a resolução analítica com a simulação RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Neste roteiro vamos colocar em prática o que aprendemos sobre aplicações de osciladores simulando o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico muito utilizado como oscilador Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 3 NOME DA DISCIPLINA ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA Unidade U2REALIMENTACAOCIRCUITOSOSCILADORESETEMPORIZADORES Aula A4MULTIVIBRADOR555 OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o circuito equivalente de um multivibrador astável desenvolver e simular um multivibrador astável analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional SOLUÇÃO DIGITAL Tinkercad TinkerCad Online é um Laboratório Virtual de simulação de circuitos elétricos sejam eles analógicos ou digitais Replica a aula prática com alto grau de fidelidade ao laboratório físico tradicional Acesse em httpswwwtinkercadcom PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Multivibrador 555 Atividade proposta Simular o circuito equivalente de um multivibrador astável usando o CI 555 Procedimentos para a realização da atividade Caro aluno para a realização dessa aula prática você precisa acessar o TinkerCad Online Siga os seguintes procedimentos 1 Já logado acesse a página inicial do TinkerCad conforme figura abaixo 3 Público 2 Clique em CIRCUITOS 3 Em seguida clique em Criar 4 Público 4 Uma nova aba será aberta onde se deve clicar em circuitos 5 Ao fazer isso uma nova página abrirá onde será montado o circuito 6 Na aba a direita têmse os elementos necessários a simulação Comece selecionado uma placa de ensaio 5 Público 7 Em pesquisar digite fonte de energia e selecionea Em seguida realize a seguinte ligação mostrada na figura abaixo 8 Em pesquisar digite 555 e selecione o dispositivo Efetue a ligação adequada como mostra a figura abaixo 6 Público 9 Adicione agore um led para isso selecione o dispositivo na aba a direita Adicione também um ressitor de 1 kΩ Execute a ligação conforme a figura abaixo 10 Adicione agora dois resistores um de 1 kΩ e outro de 71 kΩ Execute a ligação conforme a figura abaixo 1 kΩ 71 kΩ 7 Público 11 Adicione agora um capacitor polarizado de 47 µF e classe de tensão de 16 V 12 Coloque uma tensão de 12 V na fonte e uma corrente de 05 A na fonte de energia Adicione um capacitor de 100 nF 8 Público 13 Clique em iniciar simulação 14 Verifique o comportamento do led 15 Adicione um osciloscopio basta digitar o nome do dispositivo em pesquisar Ligue conforme a Figura abaixo O osciloscópio deve ter 100 ms por divisão 9 Público 16 Pela forma de onda do osciloscópio obtenha o período da onda 17 Calcule o período de forma analítica pela expressão já aprendida na teoria Avaliando os resultados Entregar um relatório com o circuito equivalente do multivibrador astável simulado a onda gerada na saída do CI 555 o cálculo analítico do período da onda gerada e a comparação entre os resultados obtidos Checklist Acessar o tutorial de instalação e uso do TinkerCad Criar um novo circuito no TinkerCad Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado Realizar a devida ligação entre os elementos sem esquecer das referências de terra Coletar a tensão na saída do CI 555 Comparar a resolução analítica com a simulação RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver 10 Público Resultados de Aprendizagem Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre o Multivibrador 555 simulando o multivibrador astável muito utilizado como gerador de funções Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente 2 Público ROTEIRO DE AULA PRÁTICA 4 NOME DA DISCIPLINA ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA Unidade U4FILTROSATIVOS Aula A2APLICACOESDEFILTRSOATIVOS OBJETIVOS Definição dos objetivos da aula prática Compreender o funcionamento de um filtro ativo passabaixa desenvolver e simular um filtro ativo passabaixa analisar os resultados obtidos de forma analítica e computacional SOLUÇÃO DIGITAL LTspice LTspice é um software simulador SPICE poderoso rápido e gratuito captura esquemática e visualizador de forma de onda com melhorias e modelos para melhorar a simulação de circuitos analógicos Sua interface de captura esquemática gráfica permite sondar esquemas e produzir resultados de simulação que podem ser explorados ainda mais através do visualizador de forma de onda integrado endereço seguinte no feito ser pode software do download O httpswwwanalogcomenresourcesdesigntoolsandcalculatorsltspicesimulatorhtml Após o download a instalação é rápida e intuitiva A própria desenvolvedora do software fornece em acessados ser pode que utilização de básico tutorial um httpswwwanalogcomenresourcesmediacentervideosseriesltspicegettingstarted tutorialhtml PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES ProcedimentoAtividade nº 1 Filtro ativo Atividade proposta Simular o filtro ativo passabaixa Procedimentos para a realização da atividade Caro aluno para a realização dessa aula prática você precisa ter o LTspice instalado no seu computador Siga os seguintes procedimentos 3 Público 1 Abra o LTspice crie um novo esquemático e monte o circuito apresentado a seguir O proximos passos indicam como realizar a montagem e a simulação do circuito 2 Configure a fonte de tensão para um sinal alternado senoidal SINE com os seguintes valores 4 Público 3 Para adicionar um amplificador operacional selecione o componente opamp Depois disso adicione uma diretiva de simulação para que ele funcione SPICE directive utilizando o atalho na barra de ferramentas ou a tecla do teclado e insira o texto inc opampsub 5 Público 4 Configure a simulação na opção AC Analysis e ajuste os parâmetros conforme indicado a seguir 5 Realize a simulação obtendo o gráfico da tensão da resposta em frequência na saida do amplificador amperacional Apresente o gráfico obtido com a frequencia de corte do filtro no relatório da aula 6 Calcule a frequência de corte desse filtro analiticamente 7 Compare a simulação com o resultado obtido analiticamente Avaliando os resultados Entregar um relatório com o filtro ativo passabaixa simulado o cálculo analítico da frequência de corte e a comparação entre os resultados obtidos 6 Público Checklist Acessar o tutorial de instalação e uso do LTspice Criar um novo circuito no LTspice Selecionar os elementos necessários ao circuito simulado Realizar a devida ligação entre os elementos sem esquecer das referências de terra Coletar a tensão da saída no amplificador operacional Comparar a resolução analítica com a simulação RESULTADOS Resultados do experimento Ao final dessa aula prática você deverá enviar um arquivo em word contendo as informações obtidas no experimento os cálculos realizados em conjunto com um texto conclusivo a respeito das informações obtidas O arquivo não pode exceder o tamanho de 2Mb Referências bibliográficas ABNT quando houver Resultados de Aprendizagem Neste roteiro vamos por em prática o que aprendemos sobre aplicações de filtros ativos simulando um circuito que é utilizado como filtro ativo passabaixa Vamos confrontar os resultados obtidos pela simulação computacional com os aprendidos na teoria O objetivo é comprovar que os resultados advindos da teoria serão idênticos aos obtidos computacionalmente