ATPS 2014 1 Eng Eletrica 9 Disp Circuitos Eletronicos

ATIVIDADES PRTICAS SUPERVISIONADAS

Engenharia Eltrica

9 Srie Dispositivos e Circuitos Eletrnicos

A atividade prtica supervisionada (ATPS) um procedimento metodolgico

de ensino-aprendizagem desenvolvido por meio de um conjunto de etapas

programadas e supervisionadas e que tem por objetivos:

Favorecer a aprendizagem.

Estimular a corresponsabilidade do aluno pelo aprendizado eficiente e

eficaz.

Promover o estudo, a convivncia e o trabalho em grupo.

Desenvolver os estudos independentes, sistemticos e o autoaprendizado.

Oferecer diferenciados ambientes de aprendizagem.

Auxiliar no desenvolvimento das competncias requeridas pelas Diretrizes

Curriculares Nacionais dos Cursos de Graduao.

Promover a aplicao da teoria e conceitos para a soluo de problemas

relativos profisso.

Direcionar o estudante para a emancipao intelectual.

Para atingir estes objetivos as atividades foram organizadas na forma de

um desafio, que ser solucionado por etapas ao longo do semestre letivo.

Participar ativamente deste desafio essencial para o desenvolvimento das

competncias e habilidades requeridas na sua atuao no mercado de trabalho.

Aproveite esta oportunidade de estudar e aprender com desafios da vida

profissional.

AUTORIA:

Roberto de Oliveira Brito

Faculdade de Negcios e Tecnologia da Informao

Engenharia Eltrica 9 Srie Dispositivos e Circuitos Eletrnicos


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COMPETNCIAS E HABILIDADES

Ao concluir as etapas propostas neste desafio, voc ter desenvolvido as competncias e habilidades que constam, nas Diretrizes Curriculares Nacionais, descritas a seguir.

Compreender tecnologias associadas aos processos mecnicos, eletroeletrnicos e fsico-qumicos.

Abranger aes de instalao, operao, manuteno, controle e otimizao em processos, contnuos ou discretos, localizados predominantemente no segmento industrial, contudo alcanando tambm em seu campo de atuao, instituies de pesquisa, segmento ambiental e de servios.

Planejar, gerenciar, supervisionar e mantm mquinas e dispositivos eletromecnicos em linhas de produo.

Produo Acadmica Descrio do que ser produzido. Relatrios parciais, com os resultados das pesquisas realizadas nas Etapas 1, 2, 3 e

4. Relatrio final. Medidas prticas feitas em montagem experimental.

Participao Esta atividade ser, em parte, desenvolvida individualmente pelo aluno e, em parte,

pelo grupo. Para tanto, os alunos devero: organizar-se, previamente, em equipes no mximo de 5 participantes; entregar seus nomes, RAs e e-mails ao professor da disciplina e observar, no decorrer das etapas, as indicaes: Aluno e Equipe.

Padronizao O material escrito solicitado nesta atividade deve ser produzido de acordo com as

normas da ABNT1, com o seguinte padro: em papel branco, formato A4; com margens esquerda e superior de 3cm, direita e inferior de 2cm; fonte Times New Roman tamanho 12, cor preta; espaamento de 1,5 entre linhas; se houver citaes com mais de trs linhas, devem ser em fonte tamanho 10, com

um recuo de 4cm da margem esquerda e espaamento simples entre linhas; com capa, contendo:

nome de sua Unidade de Ensino, Curso e Disciplina; nome e RA de cada participante; ttulo da atividade; nome do professor da disciplina; cidade e data da entrega, apresentao ou publicao.

1 Consulte o Manual para Elaborao de Trabalhos Acadmicos. Unianhanguera. Disponvel em:

.



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DESAFIO

Este desafio consiste em projetar e operacionalizar um amplificador de pequenos sinais em baixa frequncia, composto de uma fonte DC (Direct Current), que ser utilizada em rede de polarizao fixa a ser projetada para colocar um transistor em seu ponto de operao/quiescente ideal de operao. Operacionalizao comprovada em laboratrio.

Esta proposta importante por aliar teoria e prtica.

Objetivo do desafio

Projetar um amplificador.

ETAPA 1 (tempo para realizao: 5 horas)

Aula-tema: Teoria dos semicondutores. O diodo e a juno PN. Diodo Zener.

Esta atividade importante para que voc exercite os seus conceitos de pesquisa, utilizando o livro texto, as aulas da cadeira de Eletrnica Analgica e a Internet. O ambiente ideal o Laboratrio de Eletrnica Analgica.

Para realiz-la, fundamental seguir os passos descritos. PASSOS Passo 1 (Equipe)

Separar um diodo 1N4007, como o da figura 1. Um resistor (R) de 240 , uma fonte (E) varivel DC (Direct Current) de 12 Volts e um multmetro digital. Todos esses dispositivos podem ser facilmente operados no laboratrio de Eletrnica Analgica em uma protoboard. Em seguida teste se o diodo est operacional por meio de um ohmmetro (ou um multmetro configurado para medir resistncia).

Figura 1 Diodo, dispositivo fsico Passo 2 (Equipe)

Ligar os terminais do ohmmetro (vermelho e preto) a cada um dos terminais do diodo, depois os inverta. Em uma das medidas a resistncia deve ser alta, e na outra posio prxima a zero. Caso contrrio, o diodo no est funcional. Entreguem ao seu professor este relatrio para ser avaliado e para que as dvidas sejam eliminadas. Passo 3 (Equipe)



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Encontrar na Internet o data sheet do diodo 1N4007. Identifiquem visualmente o plo positivo P e o negativo N do diodo (figura 1), uma vez que, em esquemticos de circuitos, os diodos so costumeiramente identificados pela simbologia da figura 2.

Figura 2 Simbologia do diodo Utilizar a figura 2 e montem o circuito da figura 3. O diodo est diretamente polarizado. Mea, com um multmetro, a tenso (VD) no diodo e a corrente (ID) que o atravessa.

Figura 3 Simbologia do diodo Passo 4 (Equipe)

Reduzir a tenso da fonte para 0,5 Volts. Mea a tenso (VD) no diodo e a corrente (ID) que o atravessa. Montem o circuito da figura 4. O diodo est reversamente polarizado. Novamente, Meam a tenso (VD) no diodo e a corrente (ID) que o atravessa. Em seguida, calculem os valores tericos de ID, VR e VD. Comparem e justifiquem os valores tericos e prticos encontrados.

Figura 4 Diodo, polarizao direta


Aula-tema: O diodo e a juno PN. Diodo Zener. Estrutura fsica e princpio de funcionamento. Modos de operao: Modo Ativo, Saturado, em Corte e Reverso do Transistor Bipolar.



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Esta atividade importante para que voc se familiarize com os dois dispositivos

semicondutores bsicos no exerccio do conhecimento da cadeira de Eletrnica Analgica: o Transistor Bipolar de Juno (TBJ). importante que o aluno, individualmente, exercite os seus conceitos de pesquisa, utilizando o livro texto, as aulas da cadeira de Eletrnica Analgica e a Internet. O ambiente ideal o Laboratrio de Eletrnica Analgica.

Para realiz-la, fundamental seguir os passos descritos.

PASSOS Passo 1 (Equipe)

Fazer as atividades descritas a seguir. 1 Separem um transistor TBJ NPN BC547 (figura 5), duas fontes variveis DC (Direct

Current) e um multmetro digital. Todos esses dispositivos podem ser operados no laboratrio de Eletrnica Analgica.

Figura 5 Transistor, dispositivo fsico

2 Encontre na Internet o data sheet do transistor TBJ NPN BC547. Disponvel em: . Acesso em: 25 ago. 2011.

Passo 2 (Equipe)

Consultar o data sheet do transistor e trace um paralelo comparativo entre a simbologia normalmente utilizada da figura 6 e o lay-out do dispositivo fsico, identificando visualmente os terminais Base (B), Emissor (E) e Coletor (C) do TBJ. Em seguida, determinem se o transistor est operacional testando com o ohmmetro as duas junes do TBJ, quando a resistncia entre os terminais B e E deve ser mnima, e a resistncia entre os terminais B e C deve ser grande.



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Figura 6 Transistor, sua construo e simbologia Passo 3 (Equipe)

Montar o circuito com o transistor, conforme o esquemtico da figura 6, utilizando as duas ponte. Liguem a fonte VCC em 5 Volts, medindo a corrente IC.

Passo 4 (Equipe)

Ligar a fonte VBB iniciando em 0 Volts. Posteriormente, incrementem pausadamente, observando o que ocorre com a corrente IC, traando um grfico IC X VBB. Faam uma anlise do resultado encontrado e a entregue ao professor

Socializao de resultados parciais Cada equipe deve elaborar uma apresentao de acordo com os resultados obtidos nas etapas 1 e 2, que contenha as dificuldades encontradas e possveis solues propostas. O professor organizar as equipes para que todas apresentem este trabalho parcial, em sala de aula, aos demais colegas, para compor o Seminrio Final desta ATPS. Esta atividade tem o propsito de socializar as dinmicas de trabalho encontradas por cada equipe, bem como trocar experincias a respeito dos resultados obtidos.


Aula-tema: Estrutura fsica e princpio de funcionamento. Modos de operao: Modo Ativo, Saturado, em Corte e Reverso do Transistor Bipolar. Esta atividade importante para que voc se familiarize com a aplicao mais

conhecida de diodos, as fontes retificadoras. Fonte de DC nas Redes de Polarizao a ser vista na prxima etapa e importante componente no exerccio do conhecimento da cadeira de Eletrnica Analgica: Retificador de Onda Completa de 220 Volts AC (Alternating Current) para 12 Volts DC (Direct Current).




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PASSOS

Passo 1 (Equipe)

Visualizar o esquemtico do Retificador de Onda Completa na figura 7, identificando detalhes de cada componente, a posio dos diodos, o tipo de capacitor utilizado (filtro) etc.

Figura 7 Retificador de Onda Completa

Passo 2 (Equipe)

Identificar o valor da tenso de sada alternada do transformador para que VDC seja igual a 12 Volts DC, considerando que os diodos utilizados sejam quatro (04) do tipo 1N4007. Consultem o data sheet, caso seja necessrio. Passo 3 (Equipe)

Calcular que valor deve ter o capacitor no esquemtico para um v = I / (f.C) menor possvel, o que caracteriza um sinal retificado VDC com baixa oscilao (figura 8) e consequentemente mais estvel. I a corrente no resistor/circuito de carga; f a frequncia de ondulao (60 Hz); C o capacitor em faraday (F).

Figura 8 Variao VOUT - DC

Passo 4 (Equipe)

Entregar ao professor os passos desenvolvidos, incluindo uma explicao sobre o funcionamento do circuito.



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Aula-tema: Polarizao de Transistores Bipolar. Amplificadores em cascata.

Esta atividade importante para que voc se familiarize com a aplicao mais conhecida de Transistores Bipolares de Juno (TBJ), os Amplificadores a TBJ, que para funcionarem precisam de uma Rede de Polarizao confivel (estvel quanto s variaes de temperatura etc), a qual ser calculada nessa etapa - importante no exerccio do conhecimento da cadeira de Eletrnica Analgica: Rede de Polarizao Fixa. importante que o aluno, individualmente, exercite os seus conceitos de pesquisa, utilizando o livro texto, as aulas da cadeira de Eletrnica Analgica e a Internet. O ambiente ideal o Laboratrio de Eletrnica Analgica.


PASSOS

Passos 1 (Equipe)

Visualizar o esquemtico de um amplificador com Rede de Polarizao Fixa na figura 9, trata-se de um Quadripolo.

Figura 9 - O amplificador um Quadripolo

Passo 2 (Equipe)

Identificar no Quadripolo o sinal de entrada alternado VIN, que ser amplificado, o sinal de sada amplificado VOUT, a Rede de Polarizao Fixa, que coloca o transistor em seu ponto de operao (quiescente) e os capacitores filtragem/isolamente DC. Utilizar o data sheet do transistor BC547 estudado na Etapa 2, estudem o grfico IC x VCE para vrios valores de IB (grfico similar na figura 10), denominado grfico caracterstico de resposta.



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Passo 3 (Equipe)

Organizar todos os resultados obtidos nas etapas desse desafio em um relatrio final e entreguem-no ao professor em data por ele estabelecida.

Figura 10 Curva de resposca IC x VCE para vrios valores de IB

Passo 4 (Equipe)

Utilizar o grfico IC x VCE que consta no data sheet do TBJ BC547 e calcule os valores de RB e RC da Rede de Polarizao Fixa para o valor VCC de 12 Volts projetado na Etapa 3, considerando um valor de = 350. Recordar as relaes para anlise DC do TBJ na tabela 1:

Tabela 1 Relaes para anlise DC do TBJ

Entregue ao professor os passos desenvolvidos.

Seminrio de Concluso

Com o objetivo de apresentar os resultados obtidos por meio da ATPS, o Seminrio Final pretende proporcionar aos estudantes a socializao das variaes de resultados, bem como o debate a respeito das dificuldades e solues encontradas para a finalizao do desafio. Cada equipe dever realizar uma apresentao de vinte minutos, contendo at vinte slides. Esta apresentao dever contemplar a seguinte estrutura:



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Introduo: base terica utilizada para soluo do desafio. Desenvolvimento: a partir da apresentao parcial elaborada na etapa 2, passo 4,

descreva as solues encontradas para a resoluo final do desafio. Concluso: explique como as solues encontradas para a resoluo final do desafio,

podero contribuir efetivamente em sua vida profissional. A apresentao do Seminrio Final de cada curso dever ocorrer em sua unidade, em local e data a serem definidos pelo professor da disciplina e o coordenador de curso.

Livro Texto da disciplina: BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, L.. Dispositivos Eletrnicos e Teoria de Circuitos. 8 ed. So Paulo: Pearson - Prentice Hall, 2004.

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