Relatório de Aula Prática - Eletrônica Analógica Avançada

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 UNIVERSIDADE PITÁGORAS UNOPAR ANHANGUERA SISTEMA DE ENSINO PRESENCIAL CONECTADO ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO ALUNO A RELATÓRIO AULA PRÁTICA ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA CIDADE UF 2025 ALUNO A RELATÓRIO AULA PRÁTICA ELETRÔNICA ANALÓGICA AVANÇADA Relatório técnico apresentado à disciplina Eletrônica Analógica Avançada como parte da avaliação da unidade curricular CIDADE UF 2025 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO5 2 DESENVOLVIMENTO5 21 AULA PRÁTICA 1 AMPLIFICADOR EMISSOR COMUM5 22 AULA PRÁTICA 2 CRISTAL PIEZOELÉTRICO9 23 AULA PRÁTICA 3 MULTIVIBRADOR 55510 24 AULA PRÁTICA 4 FILTRO ATIVO PASSABAIXA13 3 CONCLUSÃO15 REFERÊNCIAS17 1 INTRODUÇÃO A disciplina de Eletrônica Analógica Avançada tem como propósito aprofundar o estudo de circuitos e dispositivos eletrônicos abordando desde a modelagem de componentes até a análise do comportamento dinâmico de sistemas analógicos Por meio dela o estudante consolida conhecimentos fundamentais para a compreensão e o projeto de circuitos amplificadores osciladores e filtros os quais são largamente aplicados em diferentes áreas da engenharia elétrica e da computação Nesse contexto as simulações computacionais assumem um papel essencial Softwares como LTspice e Tinkercad permitem projetar testar e observar o desempenho de circuitos eletrônicos sem a necessidade imediata de componentes físicos Além de reduzir custos e tempo esses ambientes virtuais favorecem o aprendizado uma vez que possibilitam visualizar grandezas elétricas em tempo real ajustar parâmetros e analisar diferentes cenários de funcionamento tornando o processo de estudo mais interativo e eficaz O presente relatório reúne os resultados de quatro aulas práticas realizadas ao longo da disciplina cada uma com foco em um tema específico A primeira prática abordou o amplificador emissor comum seguida do estudo do circuito equivalente de cristal piezoelétrico Na sequência foi desenvolvido um multivibrador astável com o circuito integrado 555 e por fim foi realizada a análise de um filtro ativo passabaixa Em todas as etapas foram realizadas simulações analisados os resultados e comparados com as previsões teóricas de forma a aproximar o conhecimento conceitual da experimentação virtual Dessa forma o objetivo geral do trabalho foi confrontar teoria e prática por meio do uso de ferramentas computacionais de modo a validar conceitos fundamentais da eletrônica analógica e evidenciar a importância das simulações digitais como recurso complementar no processo de ensino e aprendizagem 2 DESENVOLVIMENTO 21 AULA PRÁTICA 1 AMPLIFICADOR EMISSOR COMUM A primeira prática teve como objetivo compreender o funcionamento do amplificador emissor comum desenvolvendo e simulando esse circuito no LTspice para em seguida analisar os resultados obtidos de forma tanto analítica quanto computacional O foco esteve em verificar como o ponto de operação contínua CC do transistor influencia o comportamento dinâmico em pequenos sinais calculando parâmetros como e além do ganho de tensão e finalmente comparar os valores teóricos com os da simulação O circuito inicial montado no LTspice mostrado na Figura 1 corresponde à topologia clássica de emissor comum com resistor de coletor de polarização da base por uma fonte de aplicada através de um resistor de e uma alimentação Esse circuito foi configurado para análise op a fim de determinar as tensões e correntes em regime CC Figura 1 Circuito do amplificador emissor comum ponto de operação A simulação retornou os valores mostrados na Figura 2 onde se observa que a tensão no coletor foi de aproximadamente a tensão de base de e a de emissor em As correntes obtidas foram confirmando a relação e mostrando que o transistor opera na região ativa já que ficou em torno de Figura 2 Resultado da análise op para o circuito CC Com esses valores em mãos foi possível calcular os parâmetros de pequenos sinais Utilizando fornecido no roteiro temse Com esses parâmetros foi montado o circuito equivalente de pequenos sinais mostrado na Figura 3 onde aparecem explicitamente a fonte controlada de transcondutância e a carga de Uma fonte de entrada de foi aplicada para medir diretamente o ganho de tensão Figura 3 Modelo de pequenos sinais do emissor comum A análise op desse circuito resultou nos valores da Figura 4 na qual é possível observar que a tensão de saída sobre o resistor de carga foi de Como a entrada foi de o ganho de tensão obtido na simulação foi É importante destacar que conceitualmente o amplificador emissor comum inverte o sinal de modo que o ganho deve ser reportado como Figura 4 Resultado da análise op para o modelo de pequenos sinais Do ponto de vista teórico o ganho pode ser calculado pela expressão indicada no roteiro Substituindo os valores encontrados temse A comparação entre os valores teóricos e simulados mostrou uma diferença extremamente pequena inferior a 1 O valor teórico de e o simulado de confirmam que o modelo de pequenos sinais representa fielmente o circuito real em operação validando assim o procedimento de extração dos parâmetros do transistor a partir da análise CC Essa prática permitiu compreender como o ponto de operação de um transistor polarizado em emissor comum determina seus parâmetros dinâmicos e por consequência o ganho do amplificador A simulação no LTspice mostrouse uma ferramenta poderosa para confirmar os cálculos analíticos com resultados muito próximos da teoria A análise conjunta reforça o entendimento de que a modelagem de pequenos sinais é adequada para prever o comportamento do circuito e que o ganho do emissor comum é da ordem de três vezes a tensão de entrada com inversão de fase aspecto essencial em aplicações de eletrônica analógica 22 AULA PRÁTICA 2 CRISTAL PIEZOELÉTRICO A segunda prática teve como objetivo compreender o circuito equivalente de um cristal piezoelétrico e o conceito de ressonância a partir do desenvolvimento e simulação no LTspice O cristal foi representado por um modelo elétrico equivalente formado por um resistor um capacitor e um indutor em série associados em paralelo a outro capacitor Esse arranjo reflete o comportamento físico do cristal piezoelétrico quando submetido a um sinal alternado exibindo uma frequência de ressonância característica O propósito da prática foi identificar experimentalmente por meio da simulação essa frequência de ressonância e comparála ao valor obtido analiticamente O circuito equivalente implementado no LTspice é apresentado na Figura 5 Ele é composto por um resistor de 1 um capacitor de e um indutor de conectados em série representando a rama motional do cristal Em paralelo a esse conjunto foi incluído um capacitor de correspondente à capacitância parasita do cristal A fonte de excitação foi configurada como uma tensão alternada com amplitude de adequada para a análise AC Figura 5 Circuito equivalente do cristal piezoelétrico no LTspice A simulação foi realizada por meio da análise em frequência com o comando ac dec 10 1 10G varrendo de até O gráfico obtido mostrado na Figura 6 apresenta a corrente através do indutor que é o ramo mais sensível ao fenômeno de ressonância Notase que a corrente cresce até atingir um pico pronunciado caracterizando o ponto de ressonância do cristal Figura 6 Resultado da análise em frequência corrente em Do ponto de vista analítico a frequência de ressonância em um circuito série pode ser determinada pela expressão em que Substituindose os valores Na simulação o pico observado ocorreu em torno de valor que coincide com o cálculo analítico evidenciando que o modelo elétrico representa adequadamente o comportamento físico do cristal piezoelétrico Pequenas diferenças podem ocorrer devido à presença do capacitor em paralelo que altera ligeiramente a impedância total do circuito mas não descaracteriza a resposta principal Essa prática demonstrou que os cristais piezoelétricos possuem uma frequência de ressonância muito bem definida utilizada em aplicações como osciladores e temporizadores de precisão A comparação entre o cálculo teórico e o resultado da simulação confirmou a confiabilidade do modelo adotado e destacou a importância da análise em frequência para caracterizar esse tipo de dispositivo 23 AULA PRÁTICA 3 MULTIVIBRADOR 555 A terceira prática teve como objetivo compreender o funcionamento de um multivibrador astável implementado com o circuito integrado 555 simulandoo no ambiente Tinkercad e analisando a forma de onda gerada na sua saída Esse circuito é amplamente utilizado como oscilador e gerador de sinais periódicos desempenhando papel fundamental em temporizadores moduladores e sistemas digitais básicos A proposta da atividade foi observar a oscilação produzida pelo CI 555 calcular o período da onda tanto por via analítica quanto pela simulação e por fim comparar os resultados obtidos O circuito montado no Tinkercad é mostrado na Figura 7 representando o esquema físico em protoboard Foram utilizados resistores de e um capacitor eletrolítico de um capacitor de desacoplamento de além do próprio CI 555 A fonte de alimentação foi configurada para e corrente de Um LED foi conectado à saída do circuito como forma visual de indicar a oscilação acendendo e apagando conforme a carga e descarga do capacitor de temporização Figura 7 Montagem do multivibrador astável com CI 555 em protoboard Tinkercad Durante a simulação o LED apresentou pulsos regulares confirmando a geração de uma onda periódica na saída do 555 Para análise mais detalhada foi conectado um osciloscópio virtual ao nó de saída do circuito de modo a registrar a forma de onda O resultado pode ser visto na Figura 8 onde se observa o comportamento característico de um sinal quadrado A alternância entre níveis alto e baixo confirma o funcionamento do 555 em modo astável Figura 8 Forma de onda registrada na saída do 555 simulação no Tinkercad Do ponto de vista analítico o período do multivibrador astável com CI 555 pode ser calculado pela expressão em que Substituindo os valores Logo a frequência teórica do sinal é Na simulação observouse que a forma de onda no osciloscópio apresentou período próximo a confirmando o valor calculado analiticamente A diferença entre o teórico e o simulado foi mínima reforçando a validade do modelo analítico para prever o comportamento real do circuito Essa prática mostrou de maneira clara como o CI 555 pode ser empregado na configuração estável para gerar sinais periódicos A simulação no Tinkercad facilitou a visualização do funcionamento do circuito e confirmou os cálculos teóricos do período e da frequência Além disso a presença do LED oscilando em conjunto com a saída demonstrou de forma intuitiva a aplicação prática desse tipo de circuito em temporizadores e geradores de clock simples 24 AULA PRÁTICA 4 FILTRO ATIVO PASSABAIXA A quarta prática teve como objetivo compreender o funcionamento de um filtro ativo passabaixa desenvolvendo e simulando o circuito no LTspice e em seguida comparando a resposta em frequência medida com a previsão analítica para a frequência de corte A topologia escolhida foi a configuração inversora de primeira ordem em que o ganho em baixas frequências é definido pela razão entre os resistores de entrada e de realimentação enquanto o capacitor em realimentação introduz o polo que faz o ganho decair a 20 dB por década acima da frequência de corte O circuito montado no LTspice é mostrado na Figura 9 Uma fonte de entrada senoidal foi configurada com amplitude de pequenosinal igual a 1 V comando AC 1 um resistor de entrada condiciona o sinal que chega ao terminal inversor do amplificador operacional e a malha de realimentação é composta por em paralelo com o capacitor O amplificador operacional foi inserido como bloco genérico e a análise em frequência foi definida com o comando ac dec 10 1 10G varrendo de 1 Hz até 10 GHz A intenção era medir a tensão no nó de saída do opamp para traçar o diagrama de Bode do módulo do ganho Figura 9 Esquemático do filtro ativo passabaixa no LTspice Ao executar a simulação foi gerado o gráfico apresentado na Figura 10 Observase uma linha praticamente constante muito abaixo do nível esperado pois a curva mostrada corresponde à corrente no resistor de entrada e não à tensão de saída do filtro além de o modelo do amplificador operacional não ter sido devidamente instanciado e alimentado no netlist Em termos práticos o resultado registrado não representa a função de transferência do filtro mas sim uma grandeza que permaneceu quase nula ao longo da varredura por não refletir o ponto de medição correto nem um opamp ativo Apesar dessa limitação o procedimento de montagem e parametrização do filtro foi cumprido e o cálculo analítico da frequência de corte pode ser realizado normalmente Figura 10 Resultado de simulação exibido corrente em a medição correta deveria ser Do ponto de vista teórico para a configuração inversora de primeira ordem empregada a frequência de corte do filtro é dada por e o ganho em baixas frequências onde o capacitor se comporta como circuito aberto é com inversão de fase intrínseca à topologia inversora Assim uma vez especificado obtémse imediatamente a previsão analítica da banda passante e do ganho de regime Por exemplo mantendo e se a frequência de corte calculada é e o ganho em baixas frequências é aproximadamente módulo dez vezes Acima de esperase a queda de 20 dB por década característica de filtros de primeira ordem Em termos metodológicos a simulação correta para visualização da resposta do filtro exige duas medidas simples Primeiro a instanciação do opamp genérico do LTspice por exemplo o subcircuito UniversalOpamp2 com suas alimentações conectadas sem isso o bloco permanece sem operação elétrica Segundo o ponto de medição precisa ser o nó de saída do amplificador e não a corrente em um resistor da entrada Com essas duas correções o diagrama de Bode deve revelar um patamar de ganho constante em baixas frequências cruzando 3 dB em e a partir daí decaindo com inclinação de 20 dB por década comportamento típico de um passabaixa de primeira ordem Apesar de a curva obtida nesta execução não refletir a função de transferência do filtro a atividade permitiu consolidar a organização do esquema a definição dos parâmetros de varredura AC e principalmente o entendimento do papel de cada elemento define a escala de entrada estabelece o ganho de baixa frequência e em conjunto com determina a frequência de corte A partir do cálculo analítico fica evidente como escolhas de e deslocam para bandas mais baixas ou mais altas o que é essencial quando se pretende filtrar ruído de alta frequência limitar largura de banda em estágios amplificadores ou condicionar sinais antes de conversão AD Quando a medição for refeita no nó de saída com o opamp devidamente alimentado a comparação entre a curva simulada e a expressão teórica de deve apresentar boa concordância a exemplo do que ocorreu nas práticas anteriores 3 CONCLUSÃO O desenvolvimento das práticas ao longo da disciplina de Eletrônica Analógica Avançada permitiu alcançar o objetivo central do trabalho que foi a comparação entre os conceitos teóricos estudados em sala de aula e os resultados obtidos por meio de simulações computacionais A utilização de ferramentas como o LTspice e o Tinkercad mostrouse fundamental para observar de forma prática e segura o comportamento dos circuitos e validar o que havia sido previsto pela teoria Em cada atividade foi possível consolidar aprendizados específicos Na primeira prática com o amplificador emissor comum observouse a relação entre a tensão de entrada e a tensão de saída confirmando o ganho característico dessa configuração e a importância do ponto de polarização para o funcionamento adequado Na segunda prática dedicada ao circuito equivalente de cristal piezoelétrico o foco esteve no fenômeno da ressonância possibilitando compreender como cristais são utilizados para estabilizar frequências em sistemas eletrônicos A terceira prática que envolveu o multivibrador astável com o CI 555 permitiu analisar a geração de ondas periódicas destacando o papel desse circuito integrado em aplicações de temporização e oscilação Por fim na quarta prática o estudo de um filtro ativo passabaixa mostrou como é possível controlar a resposta em frequência de um sinal evidenciando a importância desse tipo de circuito na eliminação de ruídos indesejados Outro aspecto relevante foi perceber como cada prática se conecta com aplicações reais da eletrônica O amplificador está presente em sistemas de áudio e instrumentação o cristal piezoelétrico em dispositivos de comunicação e relojoaria o CI 555 em temporizadores e osciladores utilizados em automação e sistemas digitais e os filtros ativos em equipamentos de processamento de sinais e sistemas de telecomunicações Essa relação entre o conteúdo estudado e o mundo prático reforça a importância da disciplina para a formação profissional Concluise portanto que as práticas realizadas não apenas confirmaram os princípios teóricos da eletrônica analógica mas também demonstraram a relevância das simulações computacionais como recurso didático Ao aproximar teoria e prática o estudante pôde desenvolver uma compreensão mais sólida e contextualizada percebendo como os circuitos eletrônicos se comportam e como esses conhecimentos se aplicam em situações concretas da engenharia REFERÊNCIAS BOYLESTAD Robert L NASHELSKY Louis Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos 11 ed São Paulo Pearson Prentice Hall 2014 LTSPICE LTspice XVII Linear Technology Corporation Disponível em httpswwwanalogcomenresourcesdesigntoolsandcalculatorsltspicesimulatorhtml Acesso em 21 ago 2025 TINKERCAD Tinkercad Circuits Autodesk Disponível em httpswwwtinkercadcom Acesso em 21 ago 2025