FACULDADE DE ENGENHARIA - UNESP: Câmpus de … · Apresentação dos Equipamentos do Curso, Teoria...

UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA JÚLIO DE MESQUITA FILHO Campus Universitário de Bauru

FACULDADE DE ENGENHARIA

www.feb.unesp.br

Prof. Dr. Alceu Ferreira Alves

2013

unesp DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2013 página i

LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I

PROGRAMAÇÃO DE AULAS – 2º SEMESTRE 2013

Horários das Aulas

Turma 2313EE21 Terças-feiras 14h00 Lab 33 Prof. Alceu Turma 2313EE22 Terças-feiras 16h00 Lab 33 Prof. Alceu Turma 2313EE23 Terças-feiras 19h00 Lab 33 Prof. Fernando Turma 2313EE24 Terças-feiras 21h00 Lab 33 Prof. Fernando

Semana Data Atividades Programadas

(conforme Calendário Escolar aprovado pela Congregação)

01 30/07 Apresentação do Programa, Critérios de Avaliação, Informações Gerais (esta aula não será válida para efeito de avaliação)

02 06/08 Prática 1 – Resumo das Técnicas de Manuseio dos Instrumentos de Medidas Eletrônicas, Práticas de Uso da Instrumentação, Apresentação dos Equipamentos do Curso, Teoria do Osciloscópio

03 13/08 Prática 2 – Características do Diodo de Junção e Circuito Retificador de Meia Onda

04 20/08 Prática 3 – Circuitos com Diodos Retificadores (1ª parte)

05 27/08 Prática 4 – Circuitos com Diodos Retificadores (2ª parte)

06 03/09 Prática 5 – Circuitos Multiplicadores e Limitadores

07 10/09 Prática 6 – Regulador a Diodo Zener

08 17/09 Atividades referentes à Semana da Engenharia

09 24/09 Prova de Laboratório PL1 – frequência e matéria relativas às práticas de 1 a 6 – Prova Prática

10 01/10 Prática 7 – Características do Transistor Bipolar

11 08/10 Prática 8 – Amplificador Transistorizado Básico

12 15/10 Prática 9 – Características do Transistor JFET

13 22/10 Prática 10 – Circuito Amplificador com JFET

14 29/10 Prática 11 – Características do Transistor MOSFET

15 05/11 Prática 12 – Circuito Amplificador com MOSFET

16 12/11 Prática Substitutiva – aos alunos que deixaram de fazer alguma das aulas práticas, sem justificativa

17 19/11 Prova de Laboratório PL2 – frequência e matéria relativas às práticas de 7 a 12 – Prova Prática

18 26/11 Prova de Laboratório PL3 – matéria relativa a todo o conteúdo ministrado no semestre – Prova Prática

03/12 Aula de Recuperação – Lab. 33 – horário a combinar

11/12 Prova de Recuperação – Lab. 33 – horário a combinar


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2013 página ii

Critério de Avaliação:

1) Não há relatórios semanais.

2) Haverá 02 (duas) provas (PL1 e PL2), práticas, individuais, obrigatórias, constando também de questões teóricas, com duração máxima de 01 (uma) hora, nas datas especificadas na programação.

3) As notas das provas PL1 e PL2 serão ponderadas pela freqüência do aluno nas aulas de laboratório que antecederam às mesmas, dando origem às notas P1 e P2:

P1 = a * PL1 e P2 = b * PL2 , sendo a e b os pesos respectivos das notas de provas PL1 e PL2, calculados pela expressão:

nº de presenças

nº de aulas dadas

Caso MP = (P1 + P2) / 2 seja >= 5,0, esta nota passa a ser a Média Final (MF) e o aluno está aprovado por nota;

Caso MP < 5,0, a P3 é obrigatória, englobando toda a matéria lecionada no semestre, e a média final (MF) é recalculada como segue:

MF = (P1 + P2 + 2*P3) / 4

Neste caso, a média final deverá ser igual ou superior à 5,0 para aprovação.

4) Controle de Frequência: haverá chamada todas as aulas. Para aprovação: frequência >= 70%

INSTRUÇÕES GERAIS • Aulas práticas com 01 (um) ou 02 (dois) alunos por bancada; os alunos podem e devem discutir os

procedimentos e resultados com os colegas e o professor, mas é preciso entender os objetivos da experiência e tirar suas conclusões individualmente;

• Horário de início das aulas será rigorosamente cumprido;

• É imprescindível o uso da apostila (edição 2013, em branco) para realização dos experimentos, sem a qual o aluno poderá ser impedido de fazer a prática;

• O atraso máximo permitido aos alunos será 10 minutos; após esta tolerância, o aluno poderá entrar na sala e fazer a prática, mas ficará com registro de falta na aula, podendo substituir até uma aula sem justificativa;

• Ao terminar de fazer a prática e colher seus dados experimentais, o aluno poderá ir embora, após organizar todo o material utilizado;

• Controle de Frequência: chamada todas as aulas

• O descumprimento das Normas de Utilização será julgado pelo professor, que poderá, a seu critério, aplicar um redutor no coeficiente de presença na aula de 0 a 100% (marcar falta), o que alterará a ponderação do cálculo da média de laboratório.


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2013 página iii

NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO

1) Cada aluno deverá informar ao professor da disciplina qual será a sua bancada de trabalho durante todo o semestre e ficará responsável pela conservação da mesma (mesa, equipamentos, bancos , etc.);

2) Ao iniciar a aula, o aluno deverá informar ao professor qualquer problema verificado com sua bancada;

3) Ao terminar a aula, o aluno deverá deixar sua bancada em perfeita ordem, observando:

a) Os bancos deverão ser colocados sob as mesas;

b) As mesas deverão estar limpas, sem resíduos de borrachas, restos de papel, copos descartáveis, etc.;

c) Os equipamentos deverão estar desligados e em ordem para o aluno que for utilizar a bancada em seguida:

• O osciloscópio com os 2 canais calibrados, em DC, foco ajustado, trigger em AUTO, base de tempo calibrada;

• Multímetro em DC VOLTS, escala de 20V;

• Gerador com DC offset fechado, freqüência em 1kHz, onda senoidal, amplitude baixa e atenuador em 0dB;

• MB-U com as fontes PS-1 e PS-2 zeradas.

4) As placas, cabos, fios, alicates e componentes eletrônicos deverão ser colocados onde foram encontrados, e os fios usados em protoboard devem ser devolvidos em ordem;

5) Defeitos constatados em componentes, cabos ou equipamentos deverão ser comunicados ao professor para que sejam tomadas providências no sentido de efetuar-se a manutenção adequada;

6) A tensões utilizadas durante as aulas são geralmente baixas, mas lembre-se que tensões acima de 50V podem matar; portanto, preste bastante atenção no circuito que está montando e só ligue após ter absoluta certeza do que está fazendo.

PENSE PRIMEIRO, FAÇA DEPOIS !

Não é permitido fumar, comer ou beber dentro do Laboratório Didático.


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2013 página iv

INFORMAÇÕES GERAIS A – MODO DE EXPERIÊNCIA Antes de dar início a cada sessão de laboratório, o aluno deve preparar o PU-2000 para operação, seguindo os passos descritos abaixo:

PASSO PRESSIONE VISOR COMENTÁRIOS 1 PC1 Primeira parte do código da placa 2 815 815 Entre com os 3 primeiro dígitos do

código da placa 3 * PC2 Segunda parte do código da placa 4 017 017 Entre com os 3 últimos dígitos do código

da placa 5 * EB-111 Confirmação da placa a ser utilizada,

piscando EB-111 alternadamente 6 * Id1 Entre com os 3 primeiros dígitos do

número de matrícula (000) 7 (número) (número) Três primeiros dígitos 8 * Id2 Entre com os 3 dígitos seguintes do

número de matrícula 9 (número) (número) Três dígitos seguintes 10 * Id3 Entre com os 3 últimos dígitos do

número de matrícula 11 (número) (número) Três últimos dígitos 12 * Fn Seleção de Função 13 1 Fn1 Seleção de Função

( 1 indica Modo de Experiência) 14 * E.00 Indicador de Experiência no valor inicial 15 * E.01 Incremente o Indicador de Experiências

Obs: O indicador de experiências pode ser incrementado digitando-se "∗" e decrementado digitando-

se "0"; vá até o monitor do professor e confirme se seu cadastro está correto e se sua sessão foi inicializada.

B – MODO DE PRÁTICA Para dar início ao modo de prática, o aluno deve seguir os passos descritos abaixo:

PASSO PRESSIONE VISOR COMENTÁRIOS 1 # "1" Termina o Modo de Experiência 2 2 "2" Selecione uma nova função 3 * Fn Seleção de Função 4 2 Fn2 Selecione o Modo de Prática 5 * P.00 Você está no Modo de Prática 6

"X"

P.0"X"

Selecione o código de falha. Um "X" pisca por um curto período de

tempo indicando que uma falha foi selecionada


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Laboratório de Eletrônica I – Prof. Alceu Ferreira Alves – 2013 página v

C – RETORNO AO MODO DE EXPERIÊNCIA Para voltar ao modo de experiência, siga os passos descritos abaixo:

PASSO PRESSIONE VISOR COMENTÁRIOS 1 * Fn Seleção de Função 2 1 Fn1 Retorno ao modo de Experiência 3 * E.0"X" Indicador do número da última

experiência selecionada 4 * E.0"X"+1 Incrementa-se o contador de experiência

D - PARA ENCERRAR A SESSÃO DE LABORATÓRIO Para encerrar a sessão de laboratório, siga os passos descritos abaixo:

PASSO PRESSIONE VISOR COMENTÁRIOS 1 # "1" Termina o Modo de Experiências 2 3 "3" Modo de Finalização 3 * PCI Encerra a sessão


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Laboratório de Eletrônica I - Prof. Alceu Ferreira Alves - 2013 página 1

CARACTERÍSTICAS DO DIODO DE JUNÇÃO E CIRCUITO RETIFICADOR DE MEIA ONDA 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de: 1. Medir a tensão e a corrente do diodo quando em polarização direta. 2. Medir a tensão e a corrente do diodo quando em polarização reversa. 3. Traçar a curva característica de um diodo. 4. Determinar a resistência dinâmica de um diodo. 5. Determinar o modelo de um diodo em polarização reversa. 6. Verificar o funcionamento do diodo de junção como retificador de meia onda. 7. Medir a tensão de barreira de potencial do diodo utilizado. 8. Observar a curva característica de transferência de um diodo no osciloscópio. 2.0 DISCUSSÃO Os diodos semicondutores podem ser polarizados diretamente ou reversamente. Idealmente pode-se considerar que um diodo polarizado diretamente age como um curto-circuito e quando reversamente polarizado age como um circuito aberto. Em circuitos reais ("práticos") os diodos apresentam valores de resistência direta que dependem da tensão e da corrente CC no diodo. O diodo é um dispositivo não-linear e suas características elétricas são representadas por uma curva característica V-I. Algumas vezes, utiliza-se uma tensão de polarização CC superposta ao sinal CA que deseja-se aplicar ao diodo; a resistência equivalente do diodo para o intervalo de operação CA é chamada de resistência dinâmica, sendo representada pelo inverso da inclinação da curva característica no ponto desejado. Os diodos podem ser usados em circuitos para transformar tensão e corrente alternadas em tensão e corrente contínuas. O circuito mais simples que pode ser utilizado para esta finalidade é o circuito retificador de meia onda. As diferenças de tensão entre as ondas de entrada e saída são decorrentes da tensão de barreira de potencial do semicondutor, a qual precisa ser vencida para o diodo conduzir. As freqüências dos sinais de entrada e saída não são alteradas pelo circuito retificador de meia onda. 3.0 PROCEDIMENTO POLARIZAÇÃO DIRETA 1. Coloque a placa EB-111 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito que contém o diodo D1 (Fig. 1) na placa de circuito impresso. 3. Conecte o miliamperímetro para medir a corrente direta no diodo e o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão direta no diodo. Use a escala de sensibilidade vertical de 0.1 Volt/divisão e centralize o traço horizontal na referência inferior do osciloscópio para começar as medições. 4. Ligue o sistema e execute o procedimento de inicialização conforme descrito na página de Informações Gerais. 5. Ajuste a fonte de alimentação PS-1 até obter uma tensão direta sobre o diodo de 0.1V. 6. Digite "∗" para mudar o indicador de experiência para 2. Meça a corrente do circuito e anote, completando a tabela com todos os valores da Fig. 2. OBS: Ao mudar a escala do amperímetro, reajustar PS-1, porque a resistência interna do aparelho altera o ajuste feito anteriormente.


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A

PS-1

R1

osciloscópio

+

+ _

R2

PS-2

+

D1

+

_

Fig. 1 - Circuito de Polarização Direta

Vdireta (V)

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.45 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7

Idireta (mA)

Fig. 2 - Medidas de Corrente no Diodo

7. Trace um gráfico com os valores obtidos, tendo a corrente direta no eixo vertical e a tensão direta no eixo horizontal.

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

V (V)F

I (mA)F

2

4

6

8

10

12

Fig. 3 - Característica V-I do Diodo


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8. A partir do gráfico obtido, calcule as resistências dinâmicas do diodo nos pontos de Vf=0.5V (intervalo ∆Vf=0.1V ⇒ Vf1=0.45V e Vf2=0.55V) e Vf=0.65V (intervalo ∆Vf=0.1V ⇒ Vf1=0.60V e Vf2=0.70V). Anote os cálculos realizados e os resultados obtidos. Discuta com os colegas e o professor. POLARIZAÇÃO REVERSA 9. Digite "∗" para mudar o indicador de experiência para 3. Monte o circuito da Fig. 4. Desconecte o osciloscópio do circuito.

PS-1

R1

+

A+ _

R2

PS-2

+

D1

osciloscópio

+

_

Fig. 4 - Circuito de Polarização Reversa 10. Ajuste a tensão da fonte inicialmente para zero, através do potenciômetro de PS-2. A medida de tensão é nos bornes do sistema principal porque não há ponto de prova no circuito 11. Meça a corrente no circuito para as várias tensões da fonte indicadas e anote os resultados na tabela da Fig. 5 (modo experimental). 12. Ao terminar, retorne PS-2 para zero volt.

PS-2 [V]

0 -1 -5 -10

Corrente Reversa [µA]

Fig. 5 - Medidas de Corrente Reversa no Modo Experimental

Discuta com os colegas e o professor os seus resultados. São coerentes com o esperado ? MODO DE PRÁTICA 13. Digite "∗" para mudar o indicador de experiência para 4. Introduza o modo de prática conforme descrito na folha de Informações Gerais - Parte B, e selecione o código de falha número 4. (X=4). 14. Repita as medições de corrente reversa e registre os resultados na tabela da Fig. 6. 15. Compare os valores do modo prática com os valores do modo experimental e tente concluir porque a corrente não é zero, se foi acrescentado algum componente ao circuito, ou se o diodo está em falha.


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PS-2 [V]

0 -1 -5 -10

Corrente Reversa [µA]

Fig. 6 - Medidas de Corrente Reversa no Modo de Prática

16. Siga as instruções da folha de Informações Gerais e retorne ao modo de experiência. RETIFICAÇÃO DA ONDA SENOIDAL 17. Digite "∗" até mudar o indicador de experiências para 6. 18. Localize o circuito que contém o diodo D2 (Fig. 7). Este circuito encontra-se na porção central superior da placa de circuito impresso. 19. Ligue o gerador de sinais ao osciloscópio e, antes de conectá-lo ao circuito, ajuste sua saída para um sinal de 4V pico a pico (4 Vpp ), com freqüência de 500Hz, forma de onda senoidal e com off-set igual a zero. 20. Conecte o gerador de sinais aos terminais de entrada (Vin) do circuito retificador de meia onda.

osciloscópio

R3

D2

~Vin osciloscópio

CANAL 01 CANAL 02

Fig. 7 – Circuito Retificador de Meia Onda 21. Conecte o osciloscópio ao circuito de modo que o canal 2 monitore a saída (tensão sobre a carga R3) e o canal 1 monitore a entrada (tensão do gerador). Ambos os canais deverão estar no modo DC. 22. Ajuste as escalas de sensibilidade vertical do osciloscópio para 0.5V/div (ambos os canais) e a varredura horizontal para 0.2ms/div. 23. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 7. 24. Observe os sinais nos dois canais do osciloscópio e esboce-os na Fig. 8. Há alguma diferença mensurável entre um diodo ideal e este diodo ? Qual é esta diferença ? Qual o seu significado ?


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escala vertical: _____ V/div

escala horizontal: ____ ms/div

Canal 1 - Vin (gerador)

Canal 2 - VR3


Fig. 8 – Retificação da Onda Senoidal CURVA DE TRANSFERÊNCIA SENOIDAL 25. Ajuste o osciloscópio na modalidade X-Y (Vin=X e VR3=Y) de modo a obter a curva de transferência VR3 = f(Vin). Plote a curva de transferência para valores de entrada entre -2V e +2V na Fig. 9. Obs: Selecione para exibição apenas o canal 2 (CH2), e diminua a intensidade do traço. Colocar os 2 canais em GND e centrar o ponto na tela, para poder anotar os valores medidos.

VR3 [V]

1

2

-2

-1

1 2-1-2 Vin [V]

Fig. 9 - Característica de Transferência de Tensão da Onda Senoidal


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CIRCUITOS RETIFICADORES – 1ª PARTE 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Verificar o funcionamento de um retificador de meia onda, tendo como gerador um transformador. 2. Medir a tensão de barreira de potencial do diodo utilizado. 3. Medir a tensão reversa máxima que ocorre sobre o diodo inversamente polarizado e comparar com o valor teórico esperado. 4. Verificar o funcionamento de um filtro capacitivo e medir a ondulação de saída de uma fonte (ripple). 2.0 DISCUSSÃO Os retificadores de meia onda são os circuitos mais simples capazes de converter tensão e corrente alternadas em tensão e corrente contínuas; entretanto, as tensões geradas por estes circuitos são do tipo pulsadas, devendo, na maioria dos casos, serem filtradas para posterior utilização nos circuitos eletrônicos para polarização de componentes bipolares. O sinal alternado de entrada do retificador pode ser obtido de um gerador de sinais ou de um transformador, que reduz ou aumenta a tensão disponível na rede. A tensão de saída do retificador pode ser filtrada por um capacitor colocado em paralelo com a carga, que é conhecido como filtro capacitivo. A ondulação observada sobre o nível DC após a filtragem é conhecida como ripple e depende da freqüência da entrada, do valor da capacitância e da corrente solicitada pela carga. 3.0 PROCEDIMENTO RETIFICADOR DE MEIA ONDA SEM FILTRO 1. Coloque a placa EB-141 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito que contém o diodo D1 (Fig. 1). Este circuito encontra-se na porção superior esquerda da placa de circuito impresso.

D1

R1+

SGin

~

Amplificador T1

N1

N2 R21

C1

oscil. oscil.

Vout(+)VN1

10 Ω

10kΩ

1N4003

470 µF25V

+/-20%

Fig. 1 - Circuito Retificador de Meia Onda


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3. Ligue o gerador de sinais ao osciloscópio e, antes de conectá-lo ao circuito, ajuste sua saída para um sinal de aproximadamente 4V pico a pico (4 Vpp ), com freqüência de 50Hz, forma de onda senoidal e com off-set igual a zero. SAÍDA DO GERADOR EM 4Vpp. 4. Ligue o tap-central do transformador ao R21 utilizando-se de um fio como jumper. 5. Utilize o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão de secundário N1 (entre anodo de D1 e terra) e reajuste o gerador para obter uma tensão VN1=14Vpp. 6. Utilize o canal 2 do osciloscópio para medir a tensão de carga entre Vout(+) e terra. Os dois canais devem estar na mesma escala e com a mesma referência. 7. Desenhe as formas de onda de tensão de entrada e saída do retificador de meia onda na Fig. 2. É possível observar a queda de tensão sobre D1 ?

+7

-7

VN1, Vout [V]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 2 - Formas de Onda de um Retificador de Meia Onda 8. Meça e apresente o valor da Tensão Reversa Máxima que ocorre no diodo. Está coerente com o valor teórico esperado ? 9. Passe o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão sobre R21 (OBSERVE O TERRA !). Desenhe a forma de onda de tensão observada na Figura 3, explique o seu significado e porque está invertida quando comparada a VN1.


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-20

VR21 [mV]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 3 - Forma de Onda da Tensão sobre R21 RETIFICADOR DE MEIA ONDA COM FILTRO CAPACITIVO 10. Ligue o capacitor C1 em paralelo com R1 utilizando-se de um jumper. 11. Desenhe as formas de onda de tensão de entrada e saída na Figura 4, e explique o que ocorreu.

+7

-7

VN1, Vout [V]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 4 - Formas de Onda de um Retificador de Meia Onda com Filtro Capacitivo 12. Selecione o modo AC para o canal 2 e aumente a sensibilidade do canal até poder observar a ondulação da tensão de saída (ripple). Desenhe o sinal observado na Figura 5 e meça o valor de pico a pico da ondulação. 13. Calcule o valor teórico desta ondulação e compare com o valor medido. É coerente ?

OBS: Use a expressão: ∆VI

f C

Vout

R f C= =


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Vripple [mV]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 5 - Forma de Onda da Tensão de Ripple para o Retificador de Meia Onda 14. Passe novamente o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão sobre R21 (OBSERVE O TERRA !). Desenhe a forma de onda de tensão observada na Figura 6 e explique o seu significado.

-100

VR21 [mV]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 6 - Forma de Onda da Tensão sobre R21 com Filtro Capacitivo

ATENÇÃO: APÓS A EXPERIÊNCIA, ORGANIZE SUA BANCADA CONFORME AS “NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA I” (página iii desta apostila). BANCADA EM DESACORDO COM AS NORMAS ACARRETARÁ EM DIMINUIÇÃO DA NOTA DE LABORATÓRIO, CONFORME PREVISTO.


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CIRCUITOS RETIFICADORES – 2ª PARTE 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Verificar o funcionamento de um retificador de onda completa com dois diodos, tendo como gerador um transformador com tap-central. 2. Verificar o funcionamento de um retificador de onda completa em ponte. 3. Observar a tensão de barreira de potencial do diodo utilizado. 4. Medir a tensão reversa máxima que ocorre sobre o(s) diodo(s) inversamente polarizado(s) e comparar com o valor teórico esperado para cada caso. 5. Verificar o funcionamento de filtros capacitivos e medir a ondulação de saída (ripple). 6. Observar o efeito da variação da corrente de carga sobre um circuito retificador com filtro capacitivo, sem regulador de tensão. 2.0 DISCUSSÃO Os retificadores de onda completa são circuitos capazes de converter tensão e corrente alternadas em tensão e corrente contínuas de maneira mais eficiente que os retificadores de meia onda, por fornecerem uma tensão pulsada na saída com o dobro da freqüência do sinal de entrada, o que melhora as condições de filtragem. Dependendo da configuração utilizada (dois ou quatro diodos na retificação), a tensão reversa sobre os diodos polarizados reversamente pode ser maior ou menor, assim como a corrente nominal direta, o que deve ser cuidadosamente observado ao projetarem-se tais circuitos. A ondulação que pode ser observada sobre o nível DC após a filtragem é conhecida como ripple e depende da freqüência da entrada (e saída), do valor da capacitância e da corrente solicitada pela carga. Dependendo da corrente de carga, a tensão média de saída pode variar, devido ao aumento do ripple e devido às impedâncias envolvidas no circuito. 3.0 PROCEDIMENTO RETIF. DE ONDA COMPLETA COM TRANSFORMADOR COM CENTER-TAP, SEM FILTRO 1. Coloque a placa EB-141 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito que contém os diodos D1 e D2 e faça a montagem da Fig. 1.

D1SGin

~

Amplificador T1

N1

N2

oscil.

Vout(+)

R2110 Ω

R110kΩ

1N4003

+

C1

470 µF25V

+/-20%

1N4003

D2

Fig. 1 – Circuito Retificador de Onda Completa com Tap


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3. Ligue o gerador de sinais ao osciloscópio e, antes de conectá-lo ao circuito, ajuste sua saída para um sinal de aproximadamente 4V pico a pico (4 Vpp ), com freqüência de 50Hz, forma de onda senoidal e com off-set igual a zero. 4. Utilize o canal 1 do osciloscópio para medir a tensão de secundário N1 e reajuste o gerador para obter uma tensão VN1=14Vpp. ***** ATENÇÃO: entre anodo de D1 e terra ! ***** 5. Utilize o canal 2 do osciloscópio para medir a tensão VN2 e anote junto com VN1 na Fig. 2; passe o canal 2 para medir a tensão de carga entre Vout(+) e terra. Os dois canais devem estar na mesma escala e com a mesma referência. 6. Desenhe a forma de onda de tensão de saída do retificador na Fig. 2. É possível observar a queda de tensão sobre D1 e sobre D2 ? Meça e apresente o valor da tensão reversa máxima nos diodos. Está coerente com o valor teórico esperado ?

+7

-7

VN1, VN2, Vout [V]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 2 – Formas de Onda de um Retificador Onda Completa com Tap RETIF. DE ONDA COMPLETA COM TRANSFORMADOR COM CENTER-TAP, COM FILTRO 7. Ligue o capacitor C1 em paralelo com R1 utilizando um jumper. 8. Desenhe as formas de onda de tensão de entrada (VN1) e saída (Vout +) na Fig. 3 e meça o valor DC da saída.

+7

-7

VN1, Vout [V]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 3 – Formas de Ondas com Filtro Capacitivo


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9. Selecione o modo AC para o canal 2 e aumente a sensibilidade até poder observar a ondulação da tensão de saída (ripple). Desenhe o sinal observado na Figura 4 e meça o valor de pico a pico da ondulação (meça o lado da “descida” da onda triangular, que corresponde à descarga do capacitor). 10. Calcule o valor teórico desta ondulação e compare com o valor medido. É coerente ?

Vripple [mV]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 4 - Forma de Onda da Tensão de Ripple para o Retificador de Onda Completa com Filtro 11. Retorne o canal 2 para o modo DC e desligue o capacitor C1. 12. Desligue o jumper que liga o tap central a R21. (Não se esqueça: O terra do osciloscópio é ligado ao terra da instalação elétrica!) RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE 13. Monte o circuito da Figura 5 e desenhe na Figura 6 a forma de onda de tensão de saída.

*** ATENÇÃO: O JUMPER DO TAP CENTRAL ESTÁ ABERTO! *** 14. Ligue o capacitor C1 em paralelo com R1 utilizando um jumper e desenhe a forma de onda de tensão de saída na Figura 7; com o multímetro, meça também o valor DC. 15. Selecione o modo AC e aumente a sensibilidade até poder observar a ondulação da tensão de saída (ripple). Desenhe este sinal na Figura 8 e meça o valor de pico a pico da ondulação. 16. Calcule o valor teórico desta ondulação e compare com o valor medido. É coerente ?


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SGin

~

Amplificador T1

N1

N2

oscil.

Vout(+)

R110kΩ

+

C1

470 µF25V

+/-20%

D1 D2

D3 D4

Fig. 5 – Retificador de Onda Completa em Ponte, sem Filtro Capacitivo

+14

Vout [V]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 6 – Tensão de Saída de um Retificador de Onda Completa, em Ponte, sem Filtro


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+14

Vout [V]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 7 – Tensão de Saída de um Retificador de Onda Completa, em Ponte, com Filtro

Vripple [mV]

t [ms]10 20 30 40

Fig. 8 – Forma de Onda da Tensão de Ripple para o Retificador em Ponte com Filtro 17. Retorne o canal para o modo DC e desligue o capacitor C1. EFEITO DA CARGA SOBRE UM RETIFICADOR COM FILTRO, SEM REGULADOR 18. Monte o circuito da Figura 9, e ajuste RV1 no sentido anti-horário (corrente mínima). 19. Meça, com o osciloscópio, o ripple de pico a pico e anote na tabela da Fig. 10. 20. Preencha a tabela da Figura 10, desligando a carga para obter 0 mA. 21. Desenhe o gráfico do ripple versus corrente de carga na Figura 11 e explique o que ocorreu.


_____________________________________________________________________________________________________


D1SGin

~

Amplificador T1

N1

N2 R21

oscil.

10 Ω

R1

10kΩ

1N4003

+ C1

470 µF25V

+/-20%

A+ _

RV1

CargaEletrônica

in

Fig. 9 - Retificador de Meia Onda com Carga Variável

I [mA]

0 2.5 5 7.5 10 12.5 15 17.5 20 25

Vripple [mVpp]

Fig. 10 - Variação do Ripple com Carga Variável

Vripple [mVpp]

5 10 15 20 25 [mA]I L

160

320

480

640

800

Fig. 11 - Tensão de Ripple em função da Corrente de Carga



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CIRCUITOS MULTIPLICADORES, LIMITADORES E GRAMPEADORES DE TENSÃO 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Verificar o funcionamento de um circuito triplicador de tensão, observando a influência dos diversos parâmetros de circuito na forma de onda de saída. 2. Verificar o funcionamento de um grampeador positivo e a influência da configuração do circuito na forma de onda de saída. 3. Observar o funcionamento de circuitos limitadores de tensão. 2.0 DISCUSSÃO Os multiplicadores de tensão são circuitos construídos com diodos e capacitores e que têm a capacidade de produzir em sua saída tensões contínuas que são múltiplas inteiras do valor de pico da tensão alternada de entrada. Como seu funcionamento depende da carga armazenada nos capacitores, seu desempenho é influenciado por de 3 principais fatores: o valor da capacitância, a freqüência do sinal de entrada e a solicitação de corrente por parte da carga. Estes fatores, aliados à queda de tensão direta nos diodos que compõem o circuito, determinam o valor CC da tensão de saída do multiplicador. Os multiplicadores são utilizados como fontes de alimentação de alta tensão e baixa corrente, pois uma alta corrente de carga faz com que os capacitores descarreguem-se mais rapidamente, gerando elevada ondulação (ripple) e conseqüente diminuição do valor médio da tensão de saída. Os limitadores de tensão (também conhecidos como ceifadores) são circuitos construídos com diodos e têm por função manter a tensão em sua saída dentro de limites pré-estabelecidos, conforme a sua configuração. Sua principal aplicação é proteção, a partir do condicionamento de sinais, garantindo que determinada carga não receberá tensões fora de uma determinada faixa de valores. Dependendo do arranjo dos componentes no circuito, pode-se limitar a tensão a um valor máximo, a um valor mínimo ou dentro de determinada faixa. Circuitos grampeadores têm como função deslocar a tensão alternada de entrada, adicionando ou subtraindo um valor CC à forma de onda alternada. São construídos com diodos e capacitores, e também tem seu funcionamento dependente da carga armazenada nos capacitores, o que limita a corrente a ser fornecida para o circuito de carga, de modo a garantir seu funcionamento adequado. 3.0 PROCEDIMENTO CIRCUITO TRIPLICADOR DE TENSÃO 1. Não é necessário inicializar o sistema e nem ligar a fonte principal da MB-U. 2. Utilize o protoboard para montar o circuito do Triplicador de Tensão esquematizado na Figura 1 observando os seguintes cuidados: a) Seja organizado na sua montagem, para facilitar eventuais correções no circuito montado; b) Evite entortar os terminais dos componentes, pois estes são frágeis podem se quebrar; c) Aplique o sinal ao circuito somente quando tiver terminado a montagem e conferido todas as ligações. 3. Ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 1KHz com amplitude de 4Vp, offset zero, e aplique o sinal de entrada ao circuito usando o cabo BNC-jacaré.


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~

Canal 2

D1

+

D2 +

+

D3

C1

C2

C3

+

–

1MΩ

2,2µµµµF

2,2µµµµF 2,2µµµµF

Canal 1

Fig. 1 – Triplicador de Tensão 4. Com o multímetro meça a tensão DC de saída. Valor encontrado: _________________ . 5. Utilizando o osciloscópio, observe e anote na Figura 2 as formas de onda de tensão de entrada e tensão de ripple na saída do circuito, lembrando-se de sempre utilizar a melhor escala de visualização do aparelho. Para melhor entendimento, indique também na figura a linha de referência para cada canal. Pergunta: O valor observado da tensão DC de saída é o esperado? Justifique a sua resposta

apresentando os valores das tensões envolvidas.

escala: _____ V/div

escala horizontal: ______s/div

Tensão de Entrada

modo de acoplamento vertical:

AC DC

escala: _____ V/div

Ripple de Saída


AC DC

Fig. 2 – Resultados do Triplicador com frequência 1kHz 6. Altere a frequência do sinal de entrada para 100kHz. 7. Com o multímetro meça a tensão DC de saída. Valor encontrado: _________________ . 8. Utilizando-se do osciloscópio, observe e anote na figura 3 as formas de onda de tensão de entrada e tensão de ripple na saída. Pergunta: O que ocorreu com a tensão de saída e com o ripple? Explique o ocorrido.


_____________________________________________________________________________________________________


escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Ripple de Saída


AC DC

Fig. 3 – Resultados do Triplicador com freqüência 100kHz 9. Experimente variar a frequência do sinal para mais e para menos e observe o comportamento do ripple. Explique o que está acontecendo. CIRCUITO GRAMPEADOR DE TENSÃO 10. Monte agora o circuito Grampeador esquematizado na figura 4 observando os mesmos cuidados do item 2. 11. Ajuste o gerador de sinais para uma forma de onda senoidal de 10KHz com amplitude de 3Vp, offset zero, e aplique o sinal de entrada ao circuito usando o cabo BNC-jacaré.

~

Canal 2

D1

+

C1

+

–

1MΩ

10µF Canal 1

Fig. 4 – Grampeador Positivo de Tensão 12. Com o osciloscópio, verifique as tensões de entrada e saída do circuito e anote as formas de onda na figura 5, lembrando-se de sempre utilizar a melhor escala de visualização do aparelho. Para melhor entendimento, indique também na figura a linha de referência para cada canal. 13. Desconecte o gerador do circuito, inverta o diodo e a polaridade do capacitor. Reconecte o gerador e anote as formas de onda de tensão na figura 6.


_____________________________________________________________________________________________________


escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão de Saída


AC DC

Fig. 5 – Resultado do Grampeador Positivo de Tensão

escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão de Saída


AC DC

Fig. 6– Resultado do Grampeador Negativo de Tensão Pergunta: Qual foi a diferença observada no funcionamento do circuito grampeador, após a alteração

realizada? Qual o efeito da tensão de barreira de potencial do diodo no resultado observado?

CIRCUITO LIMITADOR DE TENSÃO (CEIFADOR) 14. Monte o circuito Limitador Positivo Polarizado (vide Figura 7) observando os mesmos cuidados do item 2. 15. Aplique na entrada um sinal senoidal de 1KHz com amplitude de 6Vp, offset zero, usando o cabo BNC-jacaré. 16. Ajuste a fonte PS-2 para zero e anote na figura 8 os sinais de tensão de entrada e de saída. 17. Varie o valor da fonte PS-2 e observe o comportamento do sinal de saída. Explique e justifique a variação ocorrida.


_____________________________________________________________________________________________________


~

Canal 2

D1

PS-2

+

–

1MΩ

Canal 1 1kΩ

–

Fig. 7 – Limitador de Tensão

escala: _____ V/div


Tensão de Entrada


AC DC

escala: _____ V/div

Tensão de Saída


AC DC

Fig. 8 – Resultado do Limitador Positivo Polarizado



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REGULADOR A DIODO ZENER 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Traçar a curva característica de um diodo zener. 2. Determinar a tensão de ruptura (tensão nominal do Zener) a partir de valores medidos, após plotagem da curva característica. 3. Observar o funcionamento de um circuito regulador de tensão a diodo Zener. 4. Determinar a regulação de tensão experimentalmente. 2.0 DISCUSSÃO Os diodos zener são diodos especialmente projetados para funcionamento em sua região de ruptura, sendo também conhecidos como diodos de avalanche controlada e, portanto, construídos para trabalhar com polarização reversa. Em um diodo reversamente polarizado, a corrente verificada na junção é de portadores minoritários, sendo normalmente bastante baixa. Conforme aumenta-se a tensão reversa aplicada, ocorre a ruptura, e a corrente reversa aumenta rapidamente. Nos diodos Zener, após a ruptura, a tensão nos terminais pouco se altera, sendo porisso, utilizados para produzir tensões de referência e em circuitos reguladores de tensão. 3.0 PROCEDIMENTO CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO ZENER 1. Coloque a placa EB-111 (código 815*017*) nas guias do bastidor e encaixe o conector. Inicialize o sistema e digite "∗" até mudar o indicador de experiências para 10. 2. Localize o circuito que contém o diodo D3 e faça a montagem da Fig. 1.

PS-1 +

R6

RV2 D3

oscil.

R7

Vz

canal 1

V

A +

150Ω

Fig. 1 – Circuito de Polarização do Diodo Zener 3. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 11. 4. Ajuste PS-1 para obter as tensões de entrada da figura 2, iniciando com Ventrada = 0V. OBS: Utilize a melhor escala possível de sensibilidade do osciloscópio, para não comprometer a precisão das medidas. 5. Meça a tensão Vz nos terminais de D3 e registre os resultados na tabela da figura 2, para todos os valores de Ventrada.


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6. Complete a tabela da figura 2 e trace a curva característica V-I do diodo Zener na figura 3.

Ventrada [V]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Vz [V]

Iz [mA]

Fig.2 - Tensões e Correntes no Zener

10

Iz [mA]

Vz [V]

20

30

40

50

1 2 3 4 5 6 7

Fig. 3 - Característica V-I do Diodo Zener MEDIDAS DE REGULAÇÃO DE TENSÃO 7. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 12. 8. Ajuste a resistência R = (R7 + RV2) para 800Ω utilizando-se do ohmímetro. 9. Desconecte o ohmímetro e faça a ligação entre D3 e R7 utilizando-se de um jumper. 10. Com Ventrada (PS-1) = 5V, meça a tensão Vz nos terminais da carga e anote o resultado na tabela da figura 4. Varie a tensão de entrada conforme a tabela e complete a linha de resultados para R=800Ω.

Ventrada [V] 5 6 7 8 9 10

Vz (R=800ΩΩΩΩ) [V]



Vz (R=_____ΩΩΩΩ) [V]

REGULAÇÃO (%)

Fig. 4 - Regulação de Tensão e Carga


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11. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 13. 12. Repita a experiência para os demais valores de resistências indicadas na tabela, e no último caso, para a menor resistência possível, anotando o valor da mesma, e anote as tensões obtidas para cada caso. 13. Calcule a regulação e complete a tabela, utilizando a seguinte expressão:

%100x)800R(V

)R(V)800R(V min

ΩΩ=

−=

14. Trace a curva de Regulação de Tensão versus Tensão de Entrada na Figura 5, e trace as curvas de Tensão na Saída versus Tensão de Entrada na Figura 6, para os quatro valores de carga experimentados (todos no mesmo gráfico).

Regulação [%]

Ventrada [V]5 6 7 8 9 10

Fig. 5 – Regulação de Tensão X Tensão de Entrada

Vsaída [V]

Ventrada [V]5 6 7 8 9 10

Fig. 6 – Tensão de Saída X Tensão de Entrada


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Analise os gráficos traçados e conclua se o comportamento do circuito quanto à regulação de tensão é o esperado. Por que ? E quanto à regulação de carga, a variação da tensão de saída é a esperada? Por que ? MODO DE PRÁTICA 15. Digite "∗" para mudar o indicador de experiência para 14. Introduza o modo de prática conforme descrito na folha de Informações Gerais - Parte B, e selecione o código de falha número 7. (X=7). 16. Repita a etapa de regulação de carga (passos 8, 9 e 10) para R = (R7 + RV2) = 800Ω. Anote os resultados na tabela da Figura 7.

Ventrada [V]

5 6 7 8 9 10

Vz (R=800Ω) [V]

Fig. 7 - Regulação da Carga - Modo Prática

17. Compare os valores do modo prática com os valores do modo experimental e tente explicar as diferenças observadas. O circuito continua atuando como um regulador de tensão ? Que tipo de dispositivo foi acrescentado ao circuito ? Em que ponto ? Tente calcular o valor do componente acrescentado. 18. Siga as instruções da folha de Informações Gerais, retorne ao modo de experiência e encerre sua sessão de laboratório digitando # 3 * ATENÇÃO: APÓS A EXPERIÊNCIA, ORGANIZE SUA BANCADA CONFORME AS “NORMAS DE UTILIZAÇÃO DO LABORATÓRIO DIDÁTICO PELOS ALUNOS DE ELETRÔNICA I” (página iii desta apostila). BANCADA EM DESACORDO COM AS NORMAS ACARRETARÁ EM DIMINUIÇÃO DA NOTA DE LABORATÓRIO, CONFORME PREVISTO.


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CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR BIPOLAR 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Traçar as curvas características de um transistor bipolar a partir de valores medidos. 2. Determinar o valor do ganho de corrente CC ( β ). 3. Observar o funcionamento de um circuito em emissor comum como fonte de corrente constante. 4. Identificar as regiões ativa, de saturação e de corte, na família de curvas características. 5. Determinar o ganho de corrente CC ( β ) a partir da família de curvas de saída. 2.0 DISCUSSÃO O ganho de corrente CC ( β ) de um transistor bipolar conectado na configuração emissor comum pode ser determinado a partir dos valores medidos de corrente de coletor e de corrente de base (entrada, saída) a partir da seguinte expressão: β = Ic / Ib Para um transistor ideal, β pode ser representado por um valor constante, mas na prática, o valor de β é bastante variável, dependendo principalmente da temperatura da junção e da corrente de base. As características de saída de um transistor (curvas de coletor) mostram a relação entre a corrente de coletor e a tensão coletor-emissor e são usualmente representadas pelo conjunto das curvas para diferentes correntes de base. 3.0 PROCEDIMENTO CARACTERÍSTICAS DA JUNÇÃO BASE-EMISSOR 1. Coloque a placa EB-111 nas guias do bastidor e encaixe o conector. 2. Localize o circuito que contém o transistor Q1 e faça a montagem ilustrada na Fig. 1, observando cuidadosamente a ligação do amperímetro ao circuito.

5 V

+

R4 RV1

R5

A µ

+PS-1

+

Q1

V

+

Fig. 1 - Características de Entrada do Transistor Bipolar


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3. Ajuste RV1 para obter as diversas correntes de base conforme a tabela da figura 2. 4. Para cada valor de corrente de base, meça a tensão entre base e emissor e registre os resultados.

Ibase [µA] (desejada)

5-10 16-25 30-50 60-100 120-200

Ibase [µA] (real)

VBE [V]

Fig. 2 – Características da Junção Base-Emissor

5. Trace o gráfico da corrente de base versus tensão base-emissor na figura 3.

40

V [V]

80

120

160

200

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 BE

I [ A]B

µ

Fig. 3 - Característica V-I da Junção Base-Emissor Analise os resultados obtidos e conclua se o comportamento é o esperado. Discuta os resultados obtidos. GANHO DE CORRENTE 6. Conecte o circuito ilustrado na figura 5 e ajuste a tensão PS-1 para 10V. 7. Varie a corrente de base através do potenciômetro RV1, para os valores mostrados na tabela da fig. 4.

IB [µA] 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

IC [mA]

β = Ic / Ib

Fig. 4 - Valores para Ganho de Corrente CC


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5 V

+

R4 RV1

R5

A µ

+ PS-1

+

Q1 mA

+

Fig. 5 – Circuito para Medidas de Ganho de Corrente CC 8. Calcule o valor do ganho de corrente β a partir dos resultados registrados na figura 4. Por que o valor de βCC varia durante a experiência? O TRANSISTOR COMO FONTE DE CORRENTE 9. Utilizando o mesmo circuito da experiência anterior (figura 5), ajuste a tensão de PS-1 para 2V, medindo com o osciloscópio, e ajuste RV1 de modo a obter uma corrente de coletor de 2mA. 10. Altere o valor de PS-1 de acordo com os valores da tabela da figura 6 e anote as diferentes correntes de coletor obtidas.

PS-1 [V]

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

IC [mA]

Fig. 6 – Medidas para o transistor como Fonte de Corrente

Pergunta-se: A corrente de coletor variou? Por que? Qual deveria ser o comportamento esperado?

CARACTERÍSTICAS DE SAÍDA 11. Monte o circuito esquematizado na figura 7. Observe que é o mesmo circuito anterior, bastando curtocircuitar o resistor R5 utilizando-se de um jumper ou um cabo apropriado.


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5 V

+

R4RV1

R5

mA

+

PS-1

+

Q1

+

Aµ

osciloscópio

+

Fig. 7 – Levantamento das Características de Saída 12. Ajuste RV1 para obter corrente de 10µA na base e ajuste PS-1 de modo a obter 0.5V ; meça o valor da corrente de coletor com o amperímetro e anote na tabela da figura 8. 13. Mude o valor de PS-1 de modo a obter todos os valores de VCE listados na tabela da figura 8. Para cada tensão VCE , anote o valor da corrente de coletor correspondente.

Obs: NÃO altere a resistência RV1 durante as medidas. Preencha a tabela por colunas, não por linhas.

IB [µA] 10 20 50 80 100

VCE [V] IC [mA]

0.5

1

2

4

6

8

10

Fig. 8 – Dados para Levantamento das Características de Saída

14. Trace na figura 9 a família de curvas de IC versus VCE para IB constante. Trace uma curva para cada valor de corrente de base, construindo o conjunto de curvas de coletor para o transistor. 15. Identifique as regiões de corte, saturação e ativa no gráfico construído.

É possível observar a região de ruptura?


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V [V]CE

I [ mA]C

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

5

10

15

20

Fig.9 – Curvas de Coletor



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AMPLIFICADOR TRANSISTORIZADO BÁSICO 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você será capaz de: 1. Projetar um amplificador emissor-comum e montá-lo em protoboard. 2. Medir as tensões e correntes de polarização e comparar com os cálculos realizados. 3. Calcular o ganho de tensão teórico. Medir o ganho de tensão experimental e comparar. 4. Variar o ponto de polarização (para o corte e para a saturação) e verificar as distorções que ocorrem no sinal de saída amplificado. 5. Avaliar o efeito do capacitor de derivação de emissor no ganho de tensão. 2.0 DISCUSSÃO Para que um amplificador transistorizado funcione adequadamente é necessário escolher-se um ponto de operação próximo ao meio da reta de carga CC. Para isto, o valor da tensão VCE quiescente deve ser aproximadamente igual à metade da tensão de alimentação total do circuito, a fim de permitir a geração de um sinal CA simétrico na saída do amplificador. Quando esta condição não é atendida, o transistor poderá estar trabalhando próximo à sua região de corte ou à sua região de saturação, causando distorção do sinal de saída por ceifamento. Um amplificador emissor-comum (EC) tem como característica principal o alto ganho de tensão e a fase de saída invertida em relação à entrada. O capacitor de derivação de emissor tem por função fornecer um terra CA ao emissor, reduzindo a linearização do circuito e aumentando o ganho de tensão, sem interferir nos valores de polarização CC previamente estabelecidos. 3.0 PROCEDIMENTO 1. Projete um amplificador EC utilizando o transistor 2N2222A (βmín = 75). Ajuste o ponto quiescente próximo ao meio da reta de carga CC. Utilize Vcc = 12V e corrente de coletor ≅ 2mA. 2. Monte, utilizando um protoboard, o circuito projetado, conforme ilustra a Figura 2. 3. Meça, utilizando o multímetro, os valores das tensões CC. Anote os resultados na tabela da Fig. 1 e compare-os com os valores teóricos esperados. Discutir os resultados.

VCC [V] VB [V] VE [V] VC [V] VCE [V]

Fig. 1 – Medidas das Tensões de Polarização

4.Com o gerador de sinais, aplique uma tensão senoidal na entrada, com frequência 1kHz. 5. Utilizando o osciloscópio, verifique a tensão de saída, anotando as formas de onda observadas na Figura 3. 6. Calcule o ganho experimental. Compare os valores teórico e experimental. Discutir os resultados observados. 7. Variar o ponto de polarização variando o valor de R2. Observe as distorções que ocorrem devido ao corte e à saturação. 8. Desligue e reconecte o capacitor de derivação e observe o que ocorre com o ganho. 9. Antes de encerrar o seu experimento, apresente ao professor os cálculos e os resultados.


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R1 Rc

R2 1kΩ RE

Vcc

B C

E

+

+

Fig. 2 – Amplificador EC com Circuito de Polarização Universal

Fig. 3 – Formas de Onda de Amplificação CA



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CARACTERÍSTICAS DOS TRANSISTORES JFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Traçar as curvas características de dreno e de transferência a partir de valores medidos. 2. Determinar a resistência de canal. 3. Ligar o JFET como uma resistência variável. 2.0 DISCUSSÃO O FET é conhecido como transistor unipolar porque a condução de corrente acontece por apenas um tipo de portador (elétron ou lacuna), dependendo do tipo do FET, de canal n ou de canal p. O nome “efeito de campo” decorre do fato que o mecanismo de controle do componente é baseado no campo elétrico estabelecido pela tensão aplicada no terminal de controle. O Transistor JFET recebe este nome porque é um transistor FET de Junção.

CONSTRUÇÃO

SÍMBOLO

DRENO

PORTA

FONTE

p p

n

n

D

G

S

(gate)

(drain)

(source)

VDG

+

_

VGS

+

_

VDS

+

_

Fig. 1 – O transistor JFET

A figura 1 apresenta um JFET de canal n (existe também o JFET de canal p). Seu diagrama construtivo simplificado representa uma “barra” de silício semicondutor tipo n (semicondutor dopado com impurezas doadoras) e contendo incrustadas duas regiões tipo p. O JFET da figura 1 tem as seguintes partes constituintes: FONTE: (source) fornece os elétrons livres, DRENO: (drain) drena os elétrons, PORTA: (gate) controla a largura do canal, controlando o fluxo dos elétrons entre a fonte e o dreno.

As regiões p da porta são interligadas eletricamente.


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Ainda observando a figura 1, a seta apontando para dentro representa uma junção pn de um diodo. O JFET de canal p tem as mesmas partes constituintes de um JFET de canal n, porém seu símbolo apresenta a seta em sentido contrário, e as correntes e tensões são consideradas invertidas em relação ao JFET de canal n. CARACTERÍSTICAS MAIS IMPORTANTES DO JFET Controle por Tensão: a corrente entre o dreno e a fonte é controlada pela tensão aplicada na porta, em contraste com o transistor BJT, cuja corrente de coletor é controlada pela corrente de base. Alta Impedância de Entrada: para que seja possível o controle de corrente do canal n é necessário que se produza uma polarização reversa das junções da porta, provocando desta forma um aumento na região de depleção destas junções e em decorrência disto um estreitamento do canal; com isto, tem-se baixas correntes de porta, e conseqüentemente, alta impedância. Curvas Características: o comportamento do JFET pode ser sumarizado por suas curvas de dreno e de transcondutânica. Outras Características: os transistores JFET apresentam menores ganhos em relação aos transistores BJT e em decorrência disto têm maior estabilidade térmica; geometricamente, os JFET têm dimensões menores quando comparados com os transistores BJT. POLARIZAÇÃO DO JFET

p

p nn

+

VDD

+

VGG

D

G

S

G

Regiões deDepleção

+

+

VGG

VDD

Fig. 2 – Polarização do JFET A figura 2 apresenta o circuito de polarização de um transistor JFET de canal n. Observa-se que para que seja possível o controle da corrente de dreno são necessárias as seguintes condições:

VDD > 0

VGG < 0


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O fluxo de elétrons da fonte para o dreno depende da largura do canal, isto é, polarização reversa na porta causa aumento das regiões de depleção, diminuindo a largura do canal e dificultando desta forma a passagem da corrente entre o dreno e a fonte (é uma região de íons, formada pela difusão pela junção). Desta forma temos as seguintes condições: a) LARGURA DO CANAL: depende da tensão VGG, isto é, quanto mais negativa, maior será a região de depleção e portanto, mais estreito o canal. b) TENSÃO DE CORTE (VGS): é a tensão suficiente para desaparecer o canal (VGScorte) também conhecida como Tensão de Deslocamente (pinch-off). c) CORRENTE DE FUGA DA PORTA: Como a junção da porta opera em polarização reversa, tem-se uma corrente baixa; desta forma, a CORRENTE DE DRENO é igual à CORRENTE DA FONTE (ID). Esta é a causa da alta impedância de entrada dos JFET. OBS: Como a polarização reversa entre a porta e a fonte (VGS) não consome corrente e a largura do canal depende de VGS, o controle de ID é efetivamente feito pela tensão da porta. CURVAS DE DRENO

VGS = -4VGS = -3

VGS = -1

VGS = 0

VGS = -2

V DS

ID

15 30

0.625mA

2.5mA

5.62mA

10mA

4

Idss=

Parábola

I =kVd2

Vp

Fig. 3 - Curvas de Dreno do JFET A figura 03 apresenta as curvas de dreno de um JFET tipo n. Observa-se que estas características são semelhantes às características de um transistor BJT, apresentando as regiões de saturação, ruptura, e região ativa. Observa-se também que, nestas características, a região entre VDS = 0 e VDS = 4V apresenta um comportamento linear (região ôhmica) e que a partir de Vp a resistência aumenta. Para VGS = 0 (porta em curto) e uma tensão VDS = Vp a corrente de dreno assume o valor IDSS, que é a máxima corrente de dreno (drain-source short circuit current).

Observa-se que há uma semelhança entre as características de dreno do transistor JFET com as características de coletor de um transistor BJT.

Nota-se uma região de saturação, compreendida entre VDS = 0 e VDS = Vp.

Há uma equivalência entre corrente de dreno no JFET e corrente de coletor do BJT, bem como entre a tensão dreno-fonte do JFET e a tensão coletor-emissor do BJT.


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A região de saturação do JFET também é conhecida como REGIÃO ÔHMICA, pois nesta região a resistência entre dreno e fonte é dependente da tensão de controle da porta. Daí o fato dos transistores FET poderem ser utilizados em circuitos onde se necessita o controle de resistência através de tensão.

Uma característica importante do transistor FET é que este apresenta uma tensão VGS de corte igual a tensão Vp (máxima na saturação).

CURVAS DE TRANSCONDUTÂNCIA A curva de transcondutância relaciona a corrente de saída com a tensão de entrada de um JFET. Através da Equação de Schokley relaciona-se a corrente ID com a tensão VGS, segundo uma relação quadrática:

I IV

VD DSS

GS

GS corte

= −

1

2

( )

Como o JFET apresenta uma relação quadrática entre a corrente de dreno-fonte e a tensão de controle VGS, diz-se que este dispositivo é um dispositivo de Lei Quadrática.

VGS

ID

IDss

VGS(corte)

arco de parábola

Fig. 4 - Curva de Transcondutância Na região ôhmica, o JFET apresenta a seguinte relação para a sua resistência de canal:

rr

V

V

Do

GS

p

=

+

1

Idmax = KV2, onde K é uma constante especificada pelo fabricante.


_____________________________________________________________________________________________________


3.0 PROCEDIMENTO 1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor, encaixe o conector e ligue o sistema. 2. Execute os passos contidos na folha de Informações Gerais para entrar no Modo de Experiência. 3. Localize o circuito da figura 5 na placa de circuito impresso e faça as ligações indicadas.

A

(+) PS-1

PS-2

R4

Vgs

osciloscópio

Vds

Q1

Vo1

+

osciloscópio

1 MΩ

D

S

G

Ids

+

Fig. 5 – Circuito com JFET

CURVAS DE DRENO 4. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 2. 5. Ajuste Vgs = 0 através de PS-2. Varie Vds ajustando PS-1 para obter tensões de acordo com a figura 6. Meça e registre os valores das tensões e correntes para cada caso. PRESTE ATENÇÃO: Mudanças na escala do amperímetro afetam as medidas e ajustes! Se mudar a escala do amperímetro, refaça o ajuste de Vds. Usar o osciloscópio no modo HF Rej. Levantar os dados para uma curva de Vgs de cada vez. Aterrar Vin2 para evitar ruídos.

Vds[V] 0 0.1 0.25 0.5 1.0 2.0 5 10 Vgs[V] Id[mA]

0 -0.25 -0.5 -1.0 -3.0

Fig. 6 – Características do Dreno

6. Repita o passo anterior para todos os valores de Vgs da tabela e complete-a. 7. Em seguida, trace as Curvas Características de Dreno (conforme sugestão na figura 7), a partir dos valores medidos e responda: Quais são os valores de Idss e Vp (quando Vgs = 0 ) ?


_____________________________________________________________________________________________________


I [mA]D

VDS [V]0

0

0.5

1.0

1.5

2.0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fig. 7 – Curvas Características de Dreno CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERÊNCIA 8. Usando os resultados obtidos na figura 6, registre as variações da corrente de dreno Id com a variação na tensão de porta Vgs, para três tensões Vds diferentes, conforme indicado na figura 8.

Vgs[V] 0 -0.25 -0.5 -1.0 -3.0 Vds[V] Id[mA]

0.1 1 10

Fig. 8 – Características de Transferência

9. Trace as Curvas Características de Transferência conforme sugestão na figura 9.

I [mA]D

VGS

[V]

0.5

1.0

1.5

2.0

-0.5-1-1.5-2-2.5-3

Fig. 9 – Curvas Características da Transferência


_____________________________________________________________________________________________________


RESISTÊNCIA DO CANAL (Rds) 10. Retorne as fontes PS-1 e PS-2 aos seus valores mínimos (zerar as fontes). Monte o circuito de teste da figura 10. Obs: Neste circuito, a fonte PS-1 precisa ser ligada com fio. Use o voltímetro na menor escala.

V

R4

Vds

Q1

Vo1R3

(+)PS-1Vin1

Fig. 10 – Circuito Para Medida de Resistência "ON" 11. Digite "∗" para mudar o contador de experiências para 3. 12. Ajuste a fonte PS-1 inicialmente para 1V (meça com o voltímetro diretamente em Vin1). 13. Meça a tensão Vds para as duas situações indicadas na figura 11 e calcule o valor da resistência de canal Rds(on) em Ohms, para cada caso, considerando-se que R3 vale 10kΩ. Houve alteração no valor de Rds(on) ? Por que Vds tem que ser baixo ?

Vds [mV] PS-1 [V] Rds(on) [Ω] 1

2

Fig. 11 – Medidas de Resistência do Canal

O FET COMO RESISTÊNCIA VARIÁVEL (ATENUADOR) 14. Digite "∗" para mudar o contador de experiências para 4. 15. Retorne as fontes PS-1 e PS-2 aos seus valores mínimos (zerar as fontes) e faça as ligações do circuito da figura 12. O circuito é um divisor resistivo R3-Rds, observe ! 16. Ajuste Vgs para 0V e aterre a entrada Vin2 . 17. Ajuste a freqüência do gerador de sinais para 1kHz e sua amplitude para 200mVp-p com uma componente contínua de 100mV, como mostra a Fig. 13. (osciloscópio em DC) 18. Meça a tensão dreno-fonte Vds e anote os valores de pico-a-pico na Figura 10. Meça e registre o valor da tensão de entrada Vin1 ao mesmo tempo. Varie Vgs de acordo com a tabela da Fig. 14 e complete-a. Responda: As mudanças em Vds são lineares ? Por que ? Obs: Rds é diferente para cada Vgs. 19. Aumente Vent para 3Vp-p com uma componente contínua de 1,5V. Varie o valor de Vgs entre 0V para –5V e observe as mudanças em Vds. Responda: Há distorções ? Explique as causas.

)1(

.)( 3

VdsPS

VdsR

Id

VdsonRds

−==


_____________________________________________________________________________________________________


20. Encerre, digitando # 3 * .

Q1

Vo1R3Vin1

Vds

osciloscópio

PS-2

R4

+

V

Vgsosciloscópio

gerador

~

10k

1M

Fig. 12 – O FET como Atenuador

Fig. 13 – Forma de Onda do Sinal de Entrada

Vgs [V] Vds [mVpp] Vin1 [mVpp] 0

-0.5

-1.0

-1.5

-2.0

-5.0

Fig. 14 – Medidas de Atenuação

100

200


_____________________________________________________________________________________________________


CIRCUITO AMPLIFICADOR COM JFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Medir os valores CC no circuito amplificador com JFET. 2. Determinar a resposta em freqüência experimental do amplificador com JFET. 3. Verificar como as mudanças no resistor de carga alteram o valor do ganho de tensão. 2.0 DISCUSSÃO De maneira análoga ao que ocorre com os transistores bipolares de junção (BJT), nos transistores de efeito de campo de junção (JFET), o sinal de saída é invertido em relação ao sinal de entrada, e para o seu funcionamento é necessária a polarização CC. Ainda de maneira análoga, com o JFET é possível construir-se amplificadores Fonte-Comum, Dreno-Comum, associar estágios em cascata e montar circuitos muito parecidos com aqueles construídos com o BJT. O amplificador FET tem menor ganho e impedância mais alta que os amplficadores similares com BJT, além de ser menos sensível à radiação e gerar menos ruído. 3.0 PROCEDIMENTO TENSÕES DE POLARIZAÇÃO 1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor, encaixe o conector e ligue o sistema. 2. Execute os passos contidos na folha de Informações Gerais para entrar no Modo de Experiência. 3. Localize o circuito da figura 1 na placa de circuito impresso e faça as ligações indicadas.

Fig. 1 – Polarização do Amplificador Fonte Comum (SC) 4. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 6. 5. Ajuste Vdd ajustando a fonte PS-1 para +12V. (utilize o voltímetro).

(+) PS-1

(VDD)

R4 V

Q1 Vo1

1 MΩ

D

S

G

RV1

C3

R1


_____________________________________________________________________________________________________


OBS.: Se não for possível ajustar a fonte PS-1 para 12V, ajustar para o maior valor possível. Anote o resultado na tabela da Figura 2. 6. Ajuste RV1 de modo que a tensão VD (medida no multímetro) seja 6V (ou aproximadamente a metade da tensão Vdd ajustada, caso esta não tenha sido +12V). ATENÇÃO: Após ajustar RV1, cuidado para não encostar no botão do potenciômetro, pois este desajusta-se com facilidade. 7. Meça as demais tensões de polarização do JFET e registre na tabela da Figura 2.

VDD [V] VS [V] VD [V] VGS [V]

Fig. 2 – Tensões de Polarização do Amplificador SC

RESPOSTA EM FREQÜÊNCIA 8. Retire o voltímetro do circuito. Para verificar o funcionamento do amplificador SC, acrescente o gerador de sinais e os 2 canais do osciloscópio, conforme esquema na figura 3.

Fig. 3 – Amplificador Fonte Comum (SC) 9. Ajuste o gerador de sinais para um sinal senoidal de 1kHz e amplitude de 200mVpp (medir no GATE). 10. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 7. 11. Meça as tensões de entrada e saída e registre-as na tabela da Figura 4.

(+) PS-1

R4

VIN

VOUT

Q1 Vo2

1MΩ

D

S G

RV1

C3

R1=RL=10kΩ

~Gerador de Sinais

VIN2 C2

C1


_____________________________________________________________________________________________________


12. Varie a freqüência do gerador de sinais de acordo com os valores da tabela da figura 4; registre os valores de tensão de saída, conferindo sempre se a tensão de entrada e corrigindo-a, se necessário. 13. Calcule o ganho de tensão Av = Vout/Vin e complete a tabela.

f [kHz] VIN [mVpp] VOUT [Vpp] Av

0,1 200

1 200

5 200

10 200

20 200

30 200

50 200

70 200

100 200

Fig. 4 – Variação do Ganho com a Freqüência para o Amplificador SC 14. Esboce o gráfico da resposta em freqûência para o amplificador SC sob análise na Figura 5.

101

102

103

104

105

106

Fig. 5 – Resposta em Freqüência para o Amplificador SC


_____________________________________________________________________________________________________


Usando o valor da transcondutância encontrado na experiência anterior, calcule o ganho usando a expressão Av = gm.R1 e compare com os resultados experimentais obtidos. São próximos? São coerentes? EFEITO DA VARIAÇÃO DE CARGA 15. Utilizando-se do mesmo circuito anterior, retorne a freqüência do gerador para 1kHz. 16. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 8. 17. Meça e registre na tabela da Figura 6 os valores de Vin e Vout para RL=R1. 18. Altere o valor da carga para RL=R2 e meça novamente os valores de Vin e Vout, registrando-os na tabela da Figura 6. 19. Calcule o ganho de tensão Av para ambos os casos e registre-os na tabela da Figura 6.

RL VIN [mVpp] VOUT [Vpp] Av

R1=10 kΩΩΩΩ

R2=2.2 kΩΩΩΩ

Fig. 6 – Efeito da Variação da Carga sobre o Ganho de Tensão no Amplificador SC

Usando o valor da transcondutância encontrado na experiência anterior, calcule o ganho usando a expressão Av = gm.R1 e compare com os resultados experimentais obtidos. Comente. 20. Encerre, digitando # 3 * .



_____________________________________________________________________________________________________


CARACTERÍSTICAS DO TRANSISTOR MOSFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Traçar as curvas características do MOSFET a partir de valores medidos. 2. Ligar o MOSFET como uma chave digital e determinar suas características de comutação. 3. Ligar o MOSFET como uma chave analógica e determinar suas características de comutação. 2.0 DISCUSSÃO Transistores de Efeito de Campo Metal-Óxido-Semicondutor (MOSFET) apresentam diversas semelhanças e algumas diferenças em relação aos Transistores JFET; a principal diferença é o fato da porta ser totalmente isolada do canal por uma camada de óxido (dióxido de silício). Com isto, o dispositivo apresenta uma impedância de entrada infinita e, dependendo da construção, tamanho físico bastante reduzido, quando comparado ao BJT ou ao JFET de mesma potência. Esta característica permite a construção de circuitos integrados com altíssima escala de integração (VLSI). Apresenta-se a seguir o apecto construtivo básico de MOSFET tipo intensificação e tipo depleção.

p

p

n

n

SS

ContatosMetálicos

G

S

D

n

n+

n+

substratop_

(substrato)

Canal n

SiO2

MOSFET TIPO DEPLEÇÃO

G

D

S

p

p

n

n

SS

ContatosMetálicos

G

S

D

n+

n+

substratop_

(substrato)

sem canal

SiO2

MOSFET TIPO INTENSIFICAÇÃO

G

D

S

CARACTERÍSTICAS


_____________________________________________________________________________________________________


A porta é isolada do canal

Substrato é fracamente dopado e conectado ao terminal S (fonte)

Controlado por tensão

O MOSFET depleção pode funcionar também no modo intensificação

FUNCIONAMENTO a) VGS=0: Com uma polarização nula na porta, não há alteração do canal (fisicamente ou eletricamente) e a corrente que flui pelo canal corresponde ao fluxo de elétrons livres, da mesma forma que ocorre nos transistores JFET. b) VGS<0: Aplicando-se uma tensão negativa na porta estabelece-se um campo elétrico no material dielétrico de modo que os elétrons do canal são repelidos em direção do substrato e as lacunas do substrato são atraídas, ocorrendo recombinação de portadores e causando uma diminuição do número de elétrons livres no canal. Quanto mais negativa for a tensão VGS, menor a corrente entre o dreno e a fonte (IDS). No MOSFET intensificação permanece a inexistência de canal. c) VGS>0: Ao aplicar-se uma tensão positiva na porta, estabelece-se um campo elétrico que arrasta os portadores livres do substrato (corrente de fuga), criando-se assim, novos portadores de corrente no canal a partir das colisões resultantes, e em decorrência disto há um aumento na capacidade de condução de corrente no canal; isto é chamado de operação no modo intensificação. No caso do MOSFET tipo intensificação, o acúmulo de elétrons do substrato junto ao dielétrico, causado pelo campo aplicado, forma um canal por onde circula a corrente dreno-fonte. CURVAS DE DRENO

VGS = 0

V DS

ID

Vp

GS(off)V

IDss

VGS > 0

VGS < 0

modo intensificação

modo depleção

Curvas de Dreno de um MOSFET


_____________________________________________________________________________________________________


VGS

ID

VGS(off)

modo intensificaçãomodo depleção

Curva de Transcondutância do MOSFET

O VMOS é um MOSFET de potência. Um MOSFET comum trabalha com correntes na ordem de miliamperes, e o VMOS típico transfere correntes de centenas de miliamperes (exemplo: o VMOSFET VN10KM tem uma corrente típica de dreno de 300mA). O VMOS normalmente é usado em circuitos de comutação, na interface entre circuitos integrados de baixa potência e cargas de alta potência e em amplificadores de potência. Nota: Há uma diferença de parâmetros entre os MOSFETs de cada unidade, o que é perfeitamente

normal. 3.0 PROCEDIMENTO CURVAS DE DRENO (CARACTERÍSTICAS DE SAÍDA) 1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor, encaixe o conector e ligue o sistema. 2. Execute os passos contidos na folha de Informações Gerais para entrar no Modo de Experiência. 3. Localize o circuito da Fig. 1 na placa de circuito impresso e faça as ligações indicadas. 4. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 11. 5. Ajuste Vgs = 0 através de PS-2. Varie Vds ajustando PS-1 para obter tensões de acordo com a tabela da figura 2. Meça e registre os valores das tensões e correntes para cada caso. PRESTE ATENÇÃO: Ajuste primeiro V2 (V2 = – PS-2), retire a ponta do osciloscópio do circuito, e após meça Id. Os resultados serão mais precisos. Mudanças na escala do amperímetro afetam as medidas e ajustes ! (é perfeitamente normal não serem preenchidos todos os quadradinhos da tabela, principalmente para valores Vds maiores que 1V.)


_____________________________________________________________________________________________________


(+) PS-1

Q2

Vout2

Vds

osciloscópio

V2

R6

Vgs

osciloscópio

+

AR5

Vin2

Fig. 1 – Circuito de teste VMOS

Vds[V] 0 0.05 0.1 0.25 0.3 0.35 0.4 0.5 1.0 5.0

Vgs[V] Id[mA]

0

1

1.5

2

2.5

3

4

5

Fig. 2 – Características do Dreno – VMOS

6. Repita o passo anterior para todos os valores de Vgs da tabela e complete-a. 7. Após, trace as Curvas Características de Dreno na figura 3 (monolog) (ID x VDS), a partir dos valores medidos e responda: 7.1 - Por que nem sempre Vds pode atingir Vdd ? 7.2 - O VMOS é semelhante a qual dispositivo ? Qual é a principal diferença ?


_____________________________________________________________________________________________________


101

102

103

104

105

106

Fig. 3 – Curvas de Dreno VMOSFET RESPOSTA À ONDA QUADRADA 8. Zerar as fontes PS-1 e PS-2 (retorne-as aos seus valores mínimos, em módulo). 9. Altere o circuito anteriormente montado para o indicado na figura 4a. e digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 12. 10. Ajuste o gerador de sinais para fornecer uma onda quadrada entre 0V e 5V (saída TTL) de 10kHz e fixe a fonte PS-1 em 5V. 11. Com o osciloscópio, obtenha as formas de onda de entrada e saída e esboce-as na figura 4b. Indique os valores de tensão e tempo.

Q2

Vout2

Vout

osciloscópio.

R6

(+) PS-1

R5

Vin

osciloscópio

Gerador

Vin2

Fig. 4a – O VMOS como comutador para onda quadrada 12. Repita o procedimento para as freqüências de 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz (não é preciso anotar as formas de onda, apenas observe o comportamento).


_____________________________________________________________________________________________________


Observe atentamente os resultados observados para estas freqüências e responda:

12.1 - Como é a resposta à freqüência ? 12.2 - Existem distorções devido ao aumento da freqüência ? 12.3 - Compare a linearidade com um circuito semelhante que use um transistor bipolar.

13. Mantendo a freqüência em 10kHz, varie PS-1 e observe o que ocorre com VdsON. Explique.

t0

5

Vin(V)

t0

5

Vout(V)

Fig. 4b – Características de comutação do VMOS para onda quadrada O VMOS-FET COMO CHAVE ANALÓGICA (COMUTADOR ANALÓGICO) 14. Zerar as fontes PS-1 e PS-2 (retorne aos seus valores mínimos, em módulo). 15. Altere o circuito anteriormente montado para o indicado na figura 5a. e digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 13. 16. Ajuste o gerador de sinais de modo que Vin1 seja uma senóide com aproximadamente 3,3Vpp, toda positiva (valor mínimo de 0.2V e máximo de 3.5V), com freqüência de 1kHz. (ajustar o off-set do gerador). 17. Ligue alternadamente o resistor R6 a +5V ou à terra, como indicado pelas setas tracejadas na figura 5a., para operar o circuito como uma chave. Cuidado para não ligar os dois jumpers ao mesmo tempo, o que causaria uma curto-circuito na fonte de alimentação. 18. Ligue e desligue o VMOS-FET e esboce as formas de onda de entrada e saída conforme sugestão na figura 5b. 19. Desligue o VMOS e determine se a chave VMOS funciona como uma chave ideal nas freqüências de 10Hz, 100Hz, 10kHz e 100kHz. 20. Mude a senóide para uma onda quadrada e observe. Como é a resposta do VMOS ? 21. Reajuste o gerador de sinais para fornecer uma onda senoidal de 1kHz com picos entre -3V e +3V, e observe com o osciloscópio a forma de onda de saída enquanto o VMOS corta e conduz. Responda: 21.1 - O VMOS-FET é uma chave analógica bidirecional ? Por que ? 21.2 - O que acontece se você usar uma fonte variável em vez da tensão de +5V ?


_____________________________________________________________________________________________________


Q2

Vout1

osciloscópio

R6osciloscópio

VinGerador

Vin1

~

R7

Vout

5V+

Fig. 5a. – O VMOS como comutador (chave) analógico

t0

4

Vout(V)

on off on off on off

t0

4

Vin(V)

Fig. 5b – Formas de Onda do Comutador Analógico (Chave Analógica com MOSFET)


_____________________________________________________________________________________________________


MODO DE PRÁTICA 22. Digite "∗" para mudar o contador de experiências para 14. 23. Ligue o VMOS como uma chave analógica (vide figura 5a). 24. Ajuste o gerador de sinais de modo que Vin1 seja uma senóide entre 0.2V e 3.5V de 1kHz. 25. Ligue o resistor R6 a +5V. 26. Siga os passos descritos no folheto de Informações Gerais - item B - para introduzir o Modo de Prática, e insira o código de falha nº 6 ("X"=6). 27. Observe os sinais de entrada e saída e compare com as formas de onda da figura 5b. Responda: Há alguma diferença ? O que pode ter causado esta diferença ? 28. Volte ao Modo de Experiência, seguindo as instruções do ítem C da Informações Gerais. 29. Encerre, digitando # 3 * .



_____________________________________________________________________________________________________


CIRCUITO AMPLIFICADOR COM MOSFET 1.0 OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, o aluno deverá ser capaz de: 1. Montar um amplificador Fonte Comum utilizando um transistor MOSFET e os componentes disponíveis na placa EB-112. 2. Medir o ganho do amplificador e observar sua resposta em freqüência. 2.0 DISCUSSÃO De maneira análoga aos circuitos amplificadores construídos com Transistores Bipolares de Junção (BJT) e com os Transistores de Efeito de Junção (JFET), podem-se construir amplificadores utilizando Transistores MOSFET nas mesmas configurações. O amplificador Fonte Comum apresenta as mesmas características do amplificador SC com JFET, ou seja, alto ganho, inversão de fase na saída e alta impedância de entrada.

3.0 PROCEDIMENTO GANHO DE TENSÃO 1. Coloque a placa EB-112 nas guias do bastidor, encaixe o conector e ligue o sistema. 2. Execute os passos contidos na folha de Informações Gerais para entrar no Modo de Experiência. 3. Digite "∗" para mudar o indicador de experiências para 15. 4. Observe o circuito da Figura 1 e localize na placa EB-112 os componentes necessários para construir o amplificador SC esquematizado. 5. Após montar o amplificador, ajuste PS-1 para 10V (Vdd) . 6. Ajuste Vg de modo a obter uma tensão Vds de aproximadamente 5V (meio da reta de carga). 7. Aplique na entrada um sinal senoidal de f=1kHz e valor pico-a-pico de 40mV. 8. Observe e anote na Figura 2 as formas de onda de entrada e saída, observadas simultaneamente nos dois canais do osciloscópio. 9. Calcule o ganho de tensão nesta situação. RESPOSTA EM FREQÜÊNCIA 10. Utilizando o mesmo circuito de amplificador já montado, varie a freqüência do sinal de entrada e observe o comportamento do amplificador na faixa estabelecida (valores na tabela da Figura 3). 11. Trace o gráfico Ganho X Freqüência na Figura 4 e entenda o resultado observado. 12. Encerre, digitando # 3 * .


_____________________________________________________________________________________________________


Fig. 1 – Circuito Amplificador Fonte Comum SC


escala horizontal: _______ s/div

Canal 1 – sinal de entrada (gerador)

OBS: Indicar onde foi ajustada a referência de tensão (GND)


AC DC


Canal 2 – sinal de saída


AC DC

Fig. 2 – Tensões de Entrada e Saída do Amplificador SC

Q

Vd

osciloscópio

R V

osciloscópio+

VVin10kΩ

~

C

V

PS-1

10kΩ

5kΩ

100µF


_____________________________________________________________________________________________________


f [kHz] VIN [mVpp] VOUT [Vpp] Av

0,1 40

1 40

5 40

10 40

20 40

30 40

50 40

70 40

100 40

200 40

500 40

1000 40

Fig. 3 – Variação do Ganho com a Freqüência para o Amplificador SC

101

102

103

104

105

106

Fig. 4 – Resposta em Freqüência do amplificador SC


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Anexo da Apostila de Lab. de Eletrônica I - Prof. Cláudio Vara de Aquino página 1

ANEXO TEORIA DO OSCILOSCÓPIO 1.0 OBJETIVOS Apresentar Noções Elementares de funcionamento do Osciloscópio de Tubo de Raios Catódicos e seus principais comandos e funções. 2.0 INTRODUÇÃO

O osciloscópio de raios catódicos foi inventado em 1897 por Ferdinand Braun, com a finalidade de analisar as variações de tensão elétrica no tempo. Paralelamente, neste mesmo ano, J.J. Thomson mediu a carga do elétron a partir da sua deflexão na presença de campos magnéticos. Em 1905 foi possível a industrialização deste tipo de equipamento com a utilização de tubos de raios catódicos feitos por Welhnet e que tem passado por diversos aperfeiçoamentos, com osciloscópios cada vez mais modernos, providos de recursos mais avançados.

A apresentação de dados pelo osciloscópio fornece mais informações do que seria possível obter de qualquer outro instrumento de teste e medição, tal como freqüêncímetros, multímetros, etc., podendo-se determinar “quanto” de um sinal é corrente contínua, alternada e ruído (ou se o ruído varia com o tempo), além da própria freqüência do sinal. O osciloscópio permite observar tudo de uma vez, ao invés de exigir várias etapas de teste e medição.

Com o osciloscópio torna-se possível a observação de uma diferença de potencial (ddp) em função do tempo, ou de outra ddp, a partir da posição de uma “mancha” ou mesmo um ponto luminoso numa tela graduada, resultante do impacto de um feixe de elétrons acelerados e defletidos pela ação de campos elétricos ou magnéticos, incidentes num anteparo revestido de material fluorescente. Pode-se também, através de um transdutor adequado, avaliar qualquer outro fenômeno dinâmico, como exemplo: a oscilação de um pêndulo, a variação da temperatura ou de luz de um ambiente, as batidas de um coração, transformando as grandezas em análise em tensões elétricas.

As descrições que serão apresentadas neste texto dizem respeito aos modelos mais comuns de osciloscópios, de duplo traço, e no seu aparelho especificamente, pode aparecer com outro nome, mas as funções são análogas. 2.1 DESCRIÇÃO GERAL

Os modelos mais comuns dispõem de dois circuitos verticais que geram as tensões de deflexão do feixe de elétrons no eixo Y (vertical) que aparece na tela, fruto das variações da grandeza em análise. O circuito horizontal movimenta este feixe ao longo do eixo X (horizontal) da tela, deslocando-o para a direita ou para a esquerda. O circuito de disparo ou trigger determina quando o aparelho traça o gráfico na tela, dando início à varredura na tela.

O elemento básico de um osciloscópio é o tubo de raios catódicos, onde um feixe de elétrons emitido pelo catodo é focalizado e acelerado por dois anodos, um dos quais a um potencial mais elevado em relação ao catodo. A intensidade deste feixe é controlada por uma grade entre o catodo e o primeiro anodo conforme Fig.1. O feixe eletrônico passa entre dois pares de placas defletoras (verticais e horizontais). As ddp´s aplicadas a estas placas, carregando-as positiva ou negativamente, desviam o feixe eletrônico nas direções horizontal ou vertical e finalmente o fazem incidir sobre um anteparo fluorescente, resultando na formação de uma “mancha” ou de um ponto luminoso.

unesp

____________________________________________________________________________________________________

Anexo da Apostila de

Figura 1: o tubo de raios catódicos (TRC).

Todo osciloscópio possui um conjunto de circuitos que permitem, na ausência de sinal, formar corretamente o feixe eletrônico, focalizandocorrespondentes aos controles que devem ser ajustados em primeiro lugar:

1. Controle de intensidade do ponto luminoso que varia o brilho da imagem.

não usar um brilho excessivo, que pode danificar permanentemente o anteparocondição perigosa é anunciada pelo aparecimento de um halo em torno do feixe.

2. Controle de foco que procura reduzir a imagem do feixe a um ponto luminoso. Verificauma interação entre os contsempre em função da intensidade.

3. Controle de posicionamento horizontal em conseqüência da variação da diferença de potencial contínua que é aplicada às placas defletoras verticais (eixo X).

4. Controle de posicionamento vertical em conseqüência da variação da diferença de potencial contínua que é aplicada às placas defletoras horizontais (eixo Y).

2.2 Descrição funcional do osciloscópio

As principais funções efetuadas pelos vários circuitos que compõeminter-relações podem ser visualizadas com clareza através do diagrama de blocos apresentado na Fig. 2.

O sinal a ser examinado deve sempre ser transformado numa tensão elétrica. Uma grandeza não elétrica deve ser transformada em normalmente aplicado a uma das entradas (CH1 ou CH2) dos amplificadores verticais. Nestes amplificadores, a tensão do sinal é amplificada até atingir a amplitude suficiente para provocar deflexões no feixe eletrônico e que possam ser observadas na tela do tubo de raios catódicos.

Na maioria das vezes, desejanecessário gerar no próprio instrumento, uma base de tempo, isto é, uma tensão periódica que aumente proporcionalmente ao tempo, durante uma certa parte de seu período. Tais ondas de tensão são chamadas “dente de serra” e sua aparência é aquela apresentada na Fig. 3. A parte útil do “dente de serra”, em cada ciclo, é apenas o intervalo definido pela rampo tempo correspondente a este intervalo é que o feixe eletrônico deve realmente existir. O bloco denominado DESBLOQUEIO na Fig. 2 é encarregado de interromper periodicamente o feixe, aplicando, no instante adequado, uma polarização converaios catódicos.

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

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Anexo da Apostila de Lab. de Eletrônica I - Prof. Cláudio Vara de Aquino

Figura 1: o tubo de raios catódicos (TRC).

Todo osciloscópio possui um conjunto de circuitos que permitem, na ausência de sinal, formar mente o feixe eletrônico, focalizando-o e posicionando-o num ponto do anteparo,

correspondentes aos controles que devem ser ajustados em primeiro lugar:

Controle de intensidade do ponto luminoso que varia o brilho da imagem. ho excessivo, que pode danificar permanentemente o anteparo

condição perigosa é anunciada pelo aparecimento de um halo em torno do feixe.Controle de foco que procura reduzir a imagem do feixe a um ponto luminoso. Verificauma interação entre os controles de intensidade e de foco, devendo este ser reajustado sempre em função da intensidade. Controle de posicionamento horizontal em conseqüência da variação da diferença de potencial contínua que é aplicada às placas defletoras verticais (eixo X).

le de posicionamento vertical em conseqüência da variação da diferença de potencial contínua que é aplicada às placas defletoras horizontais (eixo Y).

Descrição funcional do osciloscópio

As principais funções efetuadas pelos vários circuitos que compõem um osciloscópio e suas relações podem ser visualizadas com clareza através do diagrama de blocos apresentado na

O sinal a ser examinado deve sempre ser transformado numa tensão elétrica. Uma grandeza não elétrica deve ser transformada em tensão com o emprego de um transdutor. Este sinal é normalmente aplicado a uma das entradas (CH1 ou CH2) dos amplificadores verticais. Nestes amplificadores, a tensão do sinal é amplificada até atingir a amplitude suficiente para provocar

e eletrônico e que possam ser observadas na tela do tubo de raios catódicos.Na maioria das vezes, deseja-se observar uma tensão em função do tempo, sendo

necessário gerar no próprio instrumento, uma base de tempo, isto é, uma tensão periódica que proporcionalmente ao tempo, durante uma certa parte de seu período. Tais ondas de

tensão são chamadas “dente de serra” e sua aparência é aquela apresentada na Fig. 3. A parte útil do “dente de serra”, em cada ciclo, é apenas o intervalo definido pela rampo tempo correspondente a este intervalo é que o feixe eletrônico deve realmente existir. O bloco denominado DESBLOQUEIO na Fig. 2 é encarregado de interromper periodicamente o feixe, aplicando, no instante adequado, uma polarização conveniente à grade de controle do tubo de


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Cláudio Vara de Aquino página 2

Todo osciloscópio possui um conjunto de circuitos que permitem, na ausência de sinal, formar o num ponto do anteparo,

Controle de intensidade do ponto luminoso que varia o brilho da imagem. Cuidado para ho excessivo, que pode danificar permanentemente o anteparo. A

condição perigosa é anunciada pelo aparecimento de um halo em torno do feixe. Controle de foco que procura reduzir a imagem do feixe a um ponto luminoso. Verifica-se

roles de intensidade e de foco, devendo este ser reajustado

Controle de posicionamento horizontal em conseqüência da variação da diferença de potencial contínua que é aplicada às placas defletoras verticais (eixo X).

le de posicionamento vertical em conseqüência da variação da diferença de potencial contínua que é aplicada às placas defletoras horizontais (eixo Y).

um osciloscópio e suas relações podem ser visualizadas com clareza através do diagrama de blocos apresentado na

O sinal a ser examinado deve sempre ser transformado numa tensão elétrica. Uma grandeza tensão com o emprego de um transdutor. Este sinal é

normalmente aplicado a uma das entradas (CH1 ou CH2) dos amplificadores verticais. Nestes amplificadores, a tensão do sinal é amplificada até atingir a amplitude suficiente para provocar

e eletrônico e que possam ser observadas na tela do tubo de raios catódicos. se observar uma tensão em função do tempo, sendo

necessário gerar no próprio instrumento, uma base de tempo, isto é, uma tensão periódica que proporcionalmente ao tempo, durante uma certa parte de seu período. Tais ondas de

tensão são chamadas “dente de serra” e sua aparência é aquela apresentada na Fig. 3. A parte útil do “dente de serra”, em cada ciclo, é apenas o intervalo definido pela rampa; somente durante o tempo correspondente a este intervalo é que o feixe eletrônico deve realmente existir. O bloco denominado DESBLOQUEIO na Fig. 2 é encarregado de interromper periodicamente o feixe,

niente à grade de controle do tubo de

unesp

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Figura 2: diagrama de blocos funcionais do osciloscópio.

O sinal fornecido pela base de tempo, na operação normal do aparelho, é aplicado à entrada

do amplificador horizontal. O “dente de serraverticais adequadas ao tubo de raios catódicos, gerando assim a base de tempo.

Figura 3: o dente de serra e a base de tempo.

Para se obter uma onda periódica estável no osciloscópio, a base de disparada assim que o sinal atinja um certo valor. Para isso extraiforma de onda que dispara a base de tempo ou inversamente, uma base de tempo que opera continuamente. Como pode ser observado pela Fig. 4, o serra”) sincronizado com o circuito de disparo mostra na tela a forma de onda a ser analisada.


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O sinal fornecido pela base de tempo, na operação normal do aparelho, é aplicado à entrada do amplificador horizontal. O “dente de serra” é então amplificado e aplicado às placas defletoras verticais adequadas ao tubo de raios catódicos, gerando assim a base de tempo.

Figura 3: o dente de serra e a base de tempo.

Para se obter uma onda periódica estável no osciloscópio, a base de disparada assim que o sinal atinja um certo valor. Para isso extrai-se do sinal a ser observado uma forma de onda que dispara a base de tempo ou inversamente, uma base de tempo que opera continuamente. Como pode ser observado pela Fig. 4, o sistema da base de tempo (“dente de serra”) sincronizado com o circuito de disparo mostra na tela a forma de onda a ser analisada.


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O sinal fornecido pela base de tempo, na operação normal do aparelho, é aplicado à entrada ” é então amplificado e aplicado às placas defletoras

verticais adequadas ao tubo de raios catódicos, gerando assim a base de tempo.

Para se obter uma onda periódica estável no osciloscópio, a base de tempo deve ser se do sinal a ser observado uma

forma de onda que dispara a base de tempo ou inversamente, uma base de tempo que opera sistema da base de tempo (“dente de

serra”) sincronizado com o circuito de disparo mostra na tela a forma de onda a ser analisada.

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Figura 4: o disparo sincronizado com a varredura horizontal. Nos osciloscópios mais comuns, o sinal da fonte de

• Internamente, ou seja, pelo próprio sinal que está sendo observado em qualquer dos dois canais (CH1 ou CH2).

• Pela rede de alimentação de energia elétrica (LINE), com uma onda senoidal de freqüência 60 Hz (ou 50 H

• Externamente (EXT), isto é, por um sinal externo qualquer, aplicado ao terminal de sincronização (EXT. IN).

Em quaisquer dos casos a sincronização ou o ponto de disparo pode ser efetuado sobre porções positivas (“+”) ou negativ

Em alguns osciloscópios é possível fazer uma varredura única (“single sweep”) em que se dispara apenas um ciclo da base de tempo. Este modo de operação é útil para a observação de fenômenos não periódicos, entretantoosciloscópios de armazenamento ou digitais são mais adequados.

A Fig. 5 mostra como uma imagem é exibida no anteparo fluorescente da tela do osciloscópio, através de uma sucessão de fotos obtidas pelo sistcom o circuito de disparo aliado à nossa persistência retiniana, fornecendo o andamento de uma função no decorrer do tempo.

Figura 5: a imagem no osciloscópio e a persistência da retina.


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Figura 4: o disparo sincronizado com a varredura horizontal.

Nos osciloscópios mais comuns, o sinal da fonte de disparo ou sincronização pode ser obtido:Internamente, ou seja, pelo próprio sinal que está sendo observado em qualquer dos dois canais (CH1 ou CH2). Pela rede de alimentação de energia elétrica (LINE), com uma onda senoidal de freqüência 60 Hz (ou 50 Hz nos aparelhos europeus). Externamente (EXT), isto é, por um sinal externo qualquer, aplicado ao terminal de sincronização (EXT. IN).

quer dos casos a sincronização ou o ponto de disparo pode ser efetuado sobre porções positivas (“+”) ou negativas (“-“) do referido sinal de disparo.

Em alguns osciloscópios é possível fazer uma varredura única (“single sweep”) em que se dispara apenas um ciclo da base de tempo. Este modo de operação é útil para a observação de fenômenos não periódicos, entretanto, para uma melhor visualização destes eventos, os osciloscópios de armazenamento ou digitais são mais adequados.

A Fig. 5 mostra como uma imagem é exibida no anteparo fluorescente da tela do osciloscópio, através de uma sucessão de fotos obtidas pelo sistema de varredura sincronizado com o circuito de disparo aliado à nossa persistência retiniana, fornecendo o andamento de uma função no decorrer do tempo.



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Figura 4: o disparo sincronizado com a varredura horizontal.

disparo ou sincronização pode ser obtido: Internamente, ou seja, pelo próprio sinal que está sendo observado em qualquer dos

Pela rede de alimentação de energia elétrica (LINE), com uma onda senoidal de

Externamente (EXT), isto é, por um sinal externo qualquer, aplicado ao terminal de

quer dos casos a sincronização ou o ponto de disparo pode ser efetuado sobre

Em alguns osciloscópios é possível fazer uma varredura única (“single sweep”) em que se dispara apenas um ciclo da base de tempo. Este modo de operação é útil para a observação de

, para uma melhor visualização destes eventos, os

A Fig. 5 mostra como uma imagem é exibida no anteparo fluorescente da tela do ema de varredura sincronizado

com o circuito de disparo aliado à nossa persistência retiniana, fornecendo o andamento de uma



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2.3 Algumas características dos osciloscópios

1. Sensibilidade (ou fator de deflexão), expressa em tensão por divisões na tela (V/div., mV/div.), indica a relação entre a tensão aplicada à entrada do osciloscópio e a deflexão do feixe luminoso. Os amplificadores horizontal e vertical, em geral têm sensibilidades diferentes, com o vertical mais sensível (isto é, menor tensão aplicada para uma dada deflexão). A sensibilidade também pode variar conforme se tenha um acoplamento direto (DC) ou apenas alternado (AC).

2. Resposta em freqüência mostra a faixa de freqüências onde a sensibilidade permanece constante (dentro da precisão do aparelho). São comuns, por exemplo, osciloscópios com resposta de 3 Hz a 30 MHz. Quando o extremo inferior da faixa de resposta é 0 (zero) Hz, isto é, o osciloscópio responde a sinais contínuos, diz-se que há acoplamento direto.

3. O tempo de subida dá uma indicação do menor intervalo de tempo em que se pode mudar significativamente a posição do feixe eletrônico. Medido em micro ou nano-segundos, está relacionado com a resposta em freqüência, sendo tanto menor quanto maior for o extremo superior da resposta em freqüência.

4. Taxa de varredura, medida em tempo por divisões na tela (s/div., ms/div., µs/div.), corresponde ao tempo em que o feixe se desloca horizontalmente de uma divisão. Na utilização normal do osciloscópio, o feixe eletrônico deve deslocar-se segundo o eixo X, com velocidade constante, tendo assim uma deflexão proporcional ao tempo. No eixo Y é aplicada a tensão que se deseja examinar. As taxas de varredura indicam as escalas de tempo disponíveis sobre o eixo X.

5. Tubo de raios catódicos (TRC ou CRT = cathodic rays tube), considerando aqui o tipo de persistência da imagem, se rápida, média ou lenta.

2.4 Atenuadores, ganho e pontas de prova

Na entrada dos amplificadores horizontal (X) e verticais (Y) encontram-se atenuadores de sinal, que operam de maneira discreta e amplificadores com um controle de ganho contínuo. Manipulando-se o atenuador e o controle de ganho pode-se obter um tamanho conveniente para a figura exibida na tela do osciloscópio.

A ligação do osciloscópio a um circuito ou dispositivo a ser analisado não deve ser feita por

dois fios quaisquer, pelas seguintes razões: • Há a possibilidade de se captarem sinais espúrios, tais como a emissão de estações de

rádio e TV não muito distantes, sinais de 60 Hz proveniente da rede e outros tipos de interferências.

• A operação do circuito a ser examinado poderia ser perturbada de um modo imprevisível. • sinal observado no osciloscópio pode ser diferente daquele captado na ponta dos fios. Para eliminar esses inconvenientes, usam-se pontas de prova adequadas. As mais comuns

são pontas atenuadoras, que dividem por um fator constante o sinal aplicado ao osciloscópio. Tais pontas de prova em conjunto com um cabo coaxial oferecem uma alta impedância vista pelo circuito examinado, dispondo de capacitores de compensação que eliminam distorções nas formas de ondas. Tais cabos coaxiais possuem a blindagem ligada à massa do osciloscópio e procuram eliminar o primeiro inconveniente citado acima.


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Uma ponta de prova fornece a diferença de potencial entre um ponto a ser medido e o terra. Torna-se aqui oportuno salientar que o terminal tipo “jacaré” da ponta de prova está conectado eletricamente ao terra do osciloscópio, e consequentemente, da rede. Requer, portanto, cuidados para que não seja simplesmente utilizado como o outro terminal de um voltímetro, mas sempre ligado ao terra do circuito!

2.5 Outras técnicas de medidas

Modo diferencial – é usado para fazer uma medida entre dois pontos quando nenhum deles está conectado ao terra. Recorremos à técnica onde o sinal em relação ao terra na entrada do canal 2 é algebricamente subtraído do sinal de entrada do canal 1 também em relação ao terra. Com isto, o sinal de uma ddp entre dois pontos não conectados ao terra pode ser observado sem que se promova um curto-circuito a qualquer dos sinais presente nestes pontos.

Modo XY – para se analisar um sinal do canal 2 (Y) em função do canal 1 (X). Neste caso, o sistema de base de tempo deixa de atuar sobre os canais, a função do canal 1 passa a operar como um amplificador horizontal e a do canal 2 como um amplificador vertical e podemos observar o andamento de uma função em estudo, independentemente do tempo. Alternativamente pode-se utilizar a entrada do controle de disparo externo (EXT. IN.) como entrada de sinal no eixo X.

Para melhor elucidar o que foi dito, apresenta-se a seguir uma foto com os controles frontais e conexões e, uma sucinta descrição de cada comando e controle oferecido pelo osciloscópio Degem utilizado nas aulas de laboratório.


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2.6 PAINEL FRONTAL – CONTROLES E CONEXÕES


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